汇编语言的发展
机器语言
由0和1组成的机器指令.
- 加：0100 0000
- 减：0100 1000
- 乘：1111 0111 1110 0000
- 除：1111 0111 1111 0000
为什么是0和1来表示?
就是高低电平，1表示有电，0表示没电
汇编语言(assembly language)
使用助记符代替机器语言
如:
- 加：INC EAX 通过编译器 0100 0000
- 减：DEC EAX 通过编译器 0100 1000
- 乘：MUL EAX 通过编译器 1111 0111 1110 0000
- 除：DIV EAX 通过编译器 1111 0111 1111 0000
因为CPU是不会识别助记符的，所以有了编译器，把助记符转换成一串由0和1组成的语言
高级语言（High-level programming language)
C\C++\Java\OC\Swift,更加接近人类的自然语言
比如C语言:
- 加：A+B 通过编译器 0100 0000
- 减：A-B 通过编译器 0100 1000
- 乘：A*B 通过编译器 1111 0111 1110 0000
-
除：A/B 通过编译器 1111 0111 1111 0000
我们的代码在终端设备上是这样的过程:
image.png - 汇编语言与机器语言一一对应，每一条机器指令都有与之对应的汇编指令
- 汇编语言可以通过编译得到机器语言，机器语言可以通过反汇编得到汇编语言
- 高级语言可以通过编译得到汇编语言 \ 机器语言，但汇编语言\机器语言几乎不可能还原成高级语言
汇编语言的特点
可以直接访问、控制各种硬件设备，比如存储器、CPU等，能最大限度地发挥硬件的功能
能够不受编译器的限制，对生成的二进制代码进行完全的控制
目标代码简短，占用内存少，执行速度快
汇编指令是机器指令的助记符,同机器指令一一对应。每一种CPU都有自己的机器指令集\汇编指令集，所以汇编语言不具备可移植性
知识点过多，开发者需要对CPU等硬件结构有所了解，不易于编写、调试、维护
不区分大小写，比如mov和MOV是一样的
汇编的用途
- 编写驱动程序、操作系统（比如Linux内核的某些关键部分）
- 对性能要求极高的程序或者代码片段，可与高级语言混合使用（内联汇编）
- 软件安全
- 病毒分析与防治
- 逆向\加壳\脱壳\破解\外挂\免杀\加密解密\漏洞\黑客
- 理解整个计算机系统的最佳起点和最有效途径
- 为编写高效代码打下基础
- 弄清代码的本质
- 函数的本质究竟是什么?
- ++a + ++a + ++a 底层如何执行的?
- 编译器到底帮我们干了什么?
- DEBUG模式和RELEASE模式有什么关键的地方被我们忽略
- ......
汇编语言的种类
-
目前讨论比较多的汇编语言有
- 8086汇编（8086处理器是16bit的CPU）
- Win32汇编
- Win64汇编
- ARM汇编（嵌入式、Mac、iOS）
- ......
我们iPhone里面用到的是ARM汇编,但是不同的设备也有差异.因CPU的架构不同.
| 架构 | 设备 |
|---|---|
| armv6 | iPhone, iPhone2, iPhone3G, 第一代、第二代 iPod Touch |
| armv7 | iPhone3GS, iPhone4, iPhone4S,iPad, iPad2, iPad3(The New iPad), iPad mini, iPod Touch 3G, iPod Touch4 |
| armv7s | iPhone5, iPhone5C, iPad4(iPad with Retina Display) |
| arm64 | iPhone5S 以后 iPhoneX , iPad Air, iPad mini2以后 |
几个必要的常识
- 要想学好汇编,首先需要了解CPU等硬件结构
-
APP/程序的执行过程
image.png - 硬件相关最为重要是CPU/内存
- 在汇编中,大部分指令都是和CPU与内存相关的
总线
- 每一个CPU芯片都有许多管脚，这些管脚和总线相连，CPU通过总线跟外部器件进行交互
- 总线：一根根导线的集合
- 总线的分类
- 地址总线
- 数据总线
-
控制总线
image.png
内存里面最小单位是字节 1Byte = 8bit
举个例子
-
地址总线
- 它的宽度决定了CPU的寻址能力,寻址能力直接影响了你能用多大的内存条
- 8086的地址总线宽度是20，所以寻址能力是1M（ 2^20 ）
-
数据总线
- 它的宽度决定了CPU的单次数据传送量，也就是数据传送速度
- 8086的数据总线宽度是16，所以单次最大传递2个字节的数据
-
控制总线
- 它的宽度决定了CPU对其他器件的控制能力、能有多少种控制
内存
内存地址空间的大小受CPU地址总线宽度的限制。8086的地址总线宽度为20，可以定位2^20个不同的内存单元（内存地址范围0x00000~0xFFFFF），所以8086的内存空间大小为1MB
0x00000~0x9FFFF：主存储器。可读可写
0xA0000~0xBFFFF：向显存中写入数据，这些数据会被显卡输出到显示器。可读可写
0xC0000~0xFFFFF：存储各种硬件\系统信息。只读
进制
学习进制的障碍
很多人学不好进制，原因是总以十进制为依托去考虑其他进制，需要运算的时候也总是先转换成十进制，这种学习方法是错误的.
我们为什么一定要转换十进制呢？仅仅是因为我们对十进制最熟悉，所以才转换.
每一种进制都是完美的,想学好进制首先要忘掉十进制，也要忘掉进制间的转换！
进制的定义
- 八进制由8个符号组成:0 1 2 3 4 5 6 7 逢八进一
- 十进制由10个符号组成:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9逢十进一
- N进制就是由N个符号组成:逢N进一
做个练习
- 1 + 1 在____情况下等于 3 ?
十进制由10个符号组成: 0 1 3 2 8 A B E S 7 逢十进一
如果这样定义十进制: 1 + 1 = 3!就对了!
这样的目的何在?
传统我们定义的十进制和自定义的十进制不一样.那么这10个符号如果我们不告诉别人这个符号表,别人是没办法拿到我们的具体数据的!用于加密!
十进制由十个符号组成,逢十进一,符号是可以自定义的!!
数据的宽度
数学上的数字，是没有大小限制的，可以无限的大。但在计算机中，由于受硬件的制约，数据都是有长度限制的（我们称为数据宽度），超过最多宽度的数据会被丢弃。
#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"
int test(){
int cTemp = 0x1FFFFFFFF;
return cTemp;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
printf("%x\n",test());
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
计算机中常见的数据宽度
- 位(Bit): 1个位就是1个二进制位.0或者1
- 字节(Byte): 1个字节由8个Bit组成(8位).内存中的最小单元Byte.
- 字(Word): 1个字由2个字节组成(16位),这2个字节分别称为高字节和低字节.
- 双字(Doubleword): 1个双字由两个字组成(32位)
寄存器
内部部件之间由总线连接
- 对程序员来说，CPU中最主要部件是寄存器，可以通过改变寄存器的内容来实现对CPU的控制
- 不同的CPU，寄存器的个数、结构是不相同的
通用寄存器
-
ARM64拥有有31个64位的通用寄存器 x0 到 x30,这些寄存器通常用来存放一般性的数据，称为通用寄存器（有时也有特定用途）
- 那么w0 到 w28 这些是32位的. 因为64位CPU可以兼容32位.所以可以只使用64位寄存器的低32位.
-
比如 w0 就是 x0的低32位!
通用寄存器
通常，CPU会先将内存中的数据存储到通用寄存器中，然后再对通用寄存器中的数据进行运算
-
假设内存中有块红色内存空间的值是3，现在想把它的值加1，并将结果存储到蓝色内存空间
-
CPU首先会将红色内存空间的值放到X0寄存器中：mov X0,红色内存空间
- 然后让X0寄存器与1相加：add X0,1
- 最后将值赋值给内存空间：mov 蓝色内存空间,X0
pc寄存器(program counter)
- 为指令指针寄存器，它指示了CPU当前要读取指令的地址
- 在内存或者磁盘上，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息
- CPU在工作的时候把有的信息看做指令，有的信息看做数据，为同样的信息赋予了不同的意义
- 比如 1110 0000 0000 0011 0000 1000 1010 1010
- 可以当做数据 0xE003008AA
- 也可以当做指令 mov x0, x8
- CPU根据什么将内存中的信息看做指令？
- CPU将pc指向的内存单元的内容看做指令
- 如果内存中的某段内容曾被CPU执行过，那么它所在的内存单元必然被pc指向过
bl指令
CPU从何处执行指令是由pc中的内容决定的，我们可以通过改变pc的内容来控制CPU执行目标指令
-
ARM64提供了一个mov指令（传送指令），可以用来修改大部分寄存器的值，比如
- mov x0,#10、mov x1,#20
但是，mov指令不能用于设置pc的值，ARM64没有提供这样的功能
ARM64提供了另外的指令来修改PC的值，这些指令统称为转移指令，最简单的是bl指令
bl指令 -- 练习
现在有两段代码!假设程序先执行A,请写出指令执行顺序.最终寄存器x0的值是多少?
_A:
mov x0,#0xa0
mov x1,#0x00
add x1, x0, #0x14
mov x0,x1
bl _B
mov x0,#0x0
ret
_B:
add x0, x0, #0x10
ret
