内存寻址与堆栈

一、上节课作业回顾

• 寄存器结构：32位、16位、8位寄存器的包含关系（如 EAX → AX → AH/AL）。
• MOV、ADD、SUB 等指令的所有合法形式，强调操作数宽度一致。
• 内存读写练习：加深对数据宽度和内存编号的理解。

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二、内存数据窗口显示

数据窗口与堆栈窗口的数值顺序：

• 在寄存器窗口和反汇编窗口中，多字节数值按“高位在前，低位在后”显示（与我们书写习惯一致）。
• 在数据窗口（内存 dump）中，顺序相反：低位在前，高位在后，以字节为单位倒序排列。
• 例如：内存地址 0x12FFDC 处若存储 0x12345678，则数据窗口中显示为 78 56 34 12。

内存编号与宽度：

• 每个内存编号对应 1 字节。
• 通过 MOV 读/写内存时，用 BYTE、WORD、DWORD 指定操作宽度，会同时影响连续的几个字节。
• 示例：
  • MOV BYTE PTR DS:[地址], 值 → 只改动 1 字节。
  • MOV WORD PTR DS:[地址], 值 → 改动连续 2 字节。
  • MOV DWORD PTR DS:[地址], 值 → 改动连续 4 字节。

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三、内存寻址公式

核心：所有复杂的地址表达式最终都只为了得到一个内存编号。以下五种方式涵盖了 CPU 能识别的所有寻址格式。

1. 寻址公式一：[立即数]

; 读取内存的值
MOV EAX, DWORD PTR DS:[0x13FFC4]
; 向内存写入数据
MOV DWORD PTR DS:[0x13FFC8], EBX
; 获取内存地址编号（而非内存中的内容）
LEA EAX, DWORD PTR DS:[0x13FFC4]

2. 寻址公式二：[reg]

reg 代表任意 8 个 32 位通用寄存器之一。

MOV ECX, 0x13FFD0
MOV EAX, DWORD PTR DS:[ECX]          ; 读取
MOV DWORD PTR DS:[EDX], 0x87654321   ; 写入
LEA EAX, DWORD PTR DS:[EDX]          ; 取地址编号

3. 寻址公式三：[reg + 立即数]

MOV ECX, 0x13FFD0
MOV EAX, DWORD PTR DS:[ECX+4]        ; 读取
MOV DWORD PTR DS:[EDX+0xC], 0x87654321 ; 写入
LEA EAX, DWORD PTR DS:[EDX+4]        ; 取地址编号

4. 寻址公式四：[reg + reg * {1,2,4,8}]

乘数只能是 1, 2, 4, 8。

MOV EAX, 0x13FFC4
MOV ECX, 2
MOV EDX, DWORD PTR DS:[EAX+ECX*4]    ; 读取
MOV DWORD PTR DS:[EAX+ECX*4], 0x87654321 ; 写入
LEA EAX, DWORD PTR DS:[EAX+ECX*4]    ; 取地址编号

5. 寻址公式五：[reg + reg * {1,2,4,8} + 立即数]

MOV EAX, 0x13FFC4
MOV ECX, 2
MOV EDX, DWORD PTR DS:[EAX+ECX*4+4]   ; 读取
MOV DWORD PTR DS:[EAX+ECX*4+4], 0x87654321 ; 写入
LEA EAX, DWORD PTR DS:[EAX+ECX*4+2]   ; 取地址编号

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四、堆栈

1. 为什么需要堆栈？

当需要临时存储大量数据（远超 8 个寄存器）时，必须有规律地使用内存，且满足：

• 记录存了多少数据。
• 快速定位任意一个数据。
• 使用完毕能方便地“丢弃”。

2. 堆栈的基本设计

用两个寄存器分别记录起始地址（栈底）和当前地址（栈顶）。

• 栈底（BASE）固定不动。
• 栈顶（TOP）随数据的存入和弹出而上下移动。
• 每次存取 4 字节（演示用），栈顶的值减 4（向低地址增长）表示入栈，加 4 表示出栈。
• 读取中间数据时，可以用 BASE + 偏移 或 TOP + 偏移 来定位。

	TOP:0X100C
	BASE:0X1000

3. 手动模拟堆栈操作

压入数据（入栈）的多种实现方式：

; 假设 EBX 存栈底，EDX 存栈顶，初始都指向 0x13FFDC
MOV EBX,13FFDC BASE
MOV EDX,13FFDC TOP
; 方式一：先写数据，后移动栈顶
MOV DWORD PTR DS:[EDX-4], 0xAAAAAAAA
SUB EDX, 4

; 方式二：先移动栈顶，后写数据
SUB EDX, 4
MOV DWORD PTR DS:[EDX], 0xBBBBBBBB

; 方式三：先写数据，后用 LEA 移动栈顶
MOV DWORD PTR DS:[EDX-4], 0xDDDDDDDD
LEA EDX, DWORD PTR DS:[EDX-4]

; 方式四：先用 LEA 移动栈顶，后写数据
LEA EDX, DWORD PTR DS:[EDX-4]
MOV DWORD PTR DS:[EDX], 0xEEEEEEEE

读取中间数据：

; 通过栈底加偏移：读第 1 个压入的数（最后一个位置）
MOV ESI, DWORD PTR DS:[EBX-4]

; 通过栈顶加偏移：读第 2 个压入的数
MOV EDI, DWORD PTR DS:[EDX+4]

弹出数据（出栈）：

; 方式一：先读值，后移动栈顶
MOV ECX, DWORD PTR DS:[EDX]
LEA EDX, DWORD PTR DS:[EDX+4]   ; 或 ADD EDX,4

; 方式二：先移动栈顶，后读值
LEA EDX, DWORD PTR DS:[EDX+4]
MOV ESI, DWORD PTR DS:[EDX-4]

4. 正式堆栈操作：PUSH / POP

CPU 提供了专门的寄存器（ESP 栈顶，EBP 栈底）和指令，但我们自己也可以用任何寄存器模拟。

PUSH 指令（可压入寄存器、内存、立即数）：

PUSH EAX          ; 压入 32 位寄存器
PUSH AX           ; 压入 16 位寄存器
PUSH DWORD PTR DS:[地址] ; 压入内存
PUSH 0x1234       ; 压入立即数

功能等价于：SUB ESP,4 + MOV [ESP], 源操作数

POP 指令：

POP EAX           ; 弹出到 32 位寄存器
POP WORD PTR DS:[地址] ; 弹出到内存

功能等价于：MOV 目标, [ESP] + ADD ESP,4

PUSHAD / POPAD：

• PUSHAD：将所有 8 个 32 位通用寄存器按固定顺序压栈。
• POPAD：按相反顺序弹出，恢复寄存器。

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五、课后作业

1. 内存寻址练习：对五种寻址公式，逐一实现：读取内存、写入内存、获取内存地址编号。
2. 堆栈模拟练习：
   • 用 EBX 做栈底、EDX 做栈顶，连续压入 5 个不同的数。
   • 分别通过栈底加偏移和栈顶加偏移的方式读取这 5 个数到寄存器中。
   • 将这 5 个数依次弹出，并恢复栈顶到初始位置。
3. 指令变形挑战（选做）：
   • 用至少两种不同的指令组合，实现 PUSH ECX 的功能。
   • 用至少两种不同的指令组合，实现 POP ECX 的功能。
   • 思考：PUSH ESP 和 POP ESP 如何用其他指令等效替代？