11_NASM

一、汇编器指令与语法结构

NASM 在语法设计上比 MASM 更纯粹，去除了大量繁琐的伪指令和隐式操作。

1. 运行模式与内存起点

物理地址重定位 (org)： 在编写无操作系统的底层代码（如 Bootloader）时，NASM 使用 org 0x7C00 直接告知汇编器代码在内存中的绝对加载基址。MASM 通常依赖复杂的段定义（SEGMENT/ASSUME）和链接器来分配地址。
架构模式控制 (bits)： NASM 使用 bits 16、bits 32 或 bits 64 显式声明指令集架构模式。这对应 MASM 中的 .8086、.386 等处理器选择伪指令。

2. 标号与作用域 (Labels)

全局标号： 如 _start:，用于标记函数或代码块入口。
局部标号 (.)： NASM 原生支持局部标号（如 .loop:、.end:）。只要在全局标号下使用点号前缀，汇编器就会将其归属到上一个全局标号的作用域内。这极大地避免了在 MASM 中因标号重名而导致的编译冲突。

3. 宏定义

NASM 使用 %define NAME VALUE 定义常量宏，类似于 C 语言的 #define。MASM 中等价的用法是 EQU 伪指令。

二、数据定义与变量

NASM 对内存大小的控制更为直接，分为初始化与未初始化两类。

1. 初始化数据声明

NASM 与 MASM 均使用相同的助记符来定义自带初始值的数据，存放在 .data 段：

db (Define Byte, 1字节)、dw (Word, 2字节)、dd (Doubleword, 4字节)、dq (Quadword, 8字节)。
NASM 额外支持更宽的数据定义：dt (10字节)、do (16字节)、dy (32字节)、dz (64字节)。
字符串定义： NASM 通常在字符串末尾手动追加 , 0 (Null-terminated) 或 , 0x0a, 0x0d (回车换行)。MASM 在 DOS 时代的特定中断下需用 $ 作为结束符。

2. 未初始化数据声明 (保留空间)

对于在 .bss 段声明的未初始化全局变量：

NASM： 拥有专用的 res (Reserve) 系列伪指令，如 resb 5（保留 5 个字节）、resw、resd。
MASM： 依赖 ? 操作符或 DUP 语法，如 var DB 5 DUP(?)。

三、内存寻址与指针表示

这是 NASM 与 MASM 在语法上最核心的分水岭。NASM 奉行“所见即所得”，没有任何隐式的内存解引用。

1. 严格的解引用语法 (`[]`)

NASM： 任何变量名或标号默认只代表内存地址（指针）。要获取地址里的值，必须严格使用中括号 [] 进行解引用。例如，mov al, [si] 表示将 si 寄存器指向的内存值读入 al。
MASM： 变量名默认代表值（隐式解引用 [var]），要取地址必须加 OFFSET 操作符（如 MOV EAX, OFFSET var）。

2. 内存宽度修饰符 (Size Specifiers)

当汇编器无法推断内存操作数的字节宽度时：

NASM： 使用 size [address]，如 cmp byte [si], 0。丢弃了 MASM 中的 ptr 关键字。
MASM： 强制使用 PTR，如 cmp byte ptr [si], 0。

3. LEA 指令与 SIB 寻址

lea dest, [base + index * scale + offset]：加载有效地址 (Load Effective Address)。
在 NASM 中，lea 常被用作“无副作用的算术运算”（Witchcraft）。它利用底层寻址电路直接计算括号内的结果并赋给目标寄存器，而不实际访问该内存，也不影响状态标志位（Flags）。

四、寄存器与架构演进

1. 16 位基础架构

通用寄存器： AX, BX, CX, DX。均可拆分为高位 (AH) 和低位 (AL) 两个 8 位独立寄存器。修改子寄存器会直接影响母寄存器。
段寄存器： CS (代码段), DS (数据段), ES, FS, GS, SS (堆栈段)。
指针寄存器： SP (堆栈指针), BP (基址指针), SI (源变址), DI (目标变址)。

2. 64 位长模式演进 (x64)

从 16/32 位升级至 64 位时，寄存器体系发生了两处关键变化：

新增 R8-R15 通用寄存器： 这 8 个新寄存器同样拥有子宽度别名，例如 R8 的 32 位为 R8D，16 位为 R8W，8 位为 R8B。
32 位操作的零扩展特性： 当操作 64 位寄存器（如 RAX）的低 32 位部分（EAX）时，例如执行 mov eax, 1，硬件会自动清零该寄存器的高 32 位。但操作 16 位 (AX) 或 8 位 (AL) 时，高位数据保持原样。

五、核心运算与控制流

1. 硬件除法规则 (`div`)

除法指令是 x86 中较为特殊的运算，它隐式强绑定特定寄存器：

操作模式： div bx 表示用隐式的 DX:AX 联合体除以 bx。
除法前置要求： 执行前必须手动清零高位寄存器（如 xor dx, dx），否则残留的垃圾值会导致结果完全错误或触发除零异常。
结果存储： 商存入 AX（或 RAX/EAX），余数存入 DX（或 RDX/EDX）。这一机制常被用于将数字转换为 ASCII 字符（模 10 取余）。

2. 比较与跳转 (`cmp` / `jcc`)

cmp 底层执行减法但不保存结果，仅影响 Flags 寄存器。
根据 Flags 状态执行条件跳转：如 je/jz (相等/为零则跳)、jne/jnz (不等/非零则跳)。
hlt 指令用于让 CPU 停止执行指令并进入挂起状态，通常用于中断等待或系统死机 (Halt and catch fire)。

六、堆栈控制与函数系统

x86 架构中，堆栈永远向低地址方向（向下）生长。

1. 基础栈操作

push reg：先将堆栈指针 SP 减去操作数宽度，然后将值写入内存。
pop reg：从 SP 处读取值，然后将堆栈指针 SP 加上操作数宽度 (First-In-Last-Out)。

2. 函数调用机制

call function：自动将当前的指令指针 (IP) 压入堆栈，然后跳转到目标地址。
ret：从堆栈弹出返回地址到 IP，恢复执行流。
栈帧结构 (Stack Frame)： 利用 BP（基址指针）保持稳定，结合 SP（动态栈指针）的距离偏移，在堆栈上划出专属内存区域，这是高级语言存储局部变量的底层实现原理。