Windows X64汇编入门(1)

Windows X64汇编入门（1）

tankaiha

最近断断续续接触了些64位汇编的知识，这里小结一下，一是阶段学习的回顾，二是希望对64位汇编新手有所帮助。我也是刚接触这方面知识，文中肯定有错误之处，大家多指正。

文章的标题包含了本文的四方面主要内容：

（1）Windows：本文是在windows环境下的汇编程序设计，调试环境为Windows Vista 64位版，调用的均为windows API。

（2）X64：本文讨论的是x64汇编，这里的x64表示AMD64和Intel的EM64T，而不包括IA64。至于三者间的区别，可自行搜索。

（3）汇编：顾名思义，本文讨论的编程语言是汇编，其它高级语言的64位编程均不属于讨论范畴。（4）入门：既是入门，便不会很全。其一，文中有很多知识仅仅点到为止，更深入的学习留待日后努力。其二，便于类似我这样刚接触x64汇编的新手入门。

本文所有代码的调试环境：Windows Vista x64，Intel Core 2 Duo。

1. 建立开发环境

1.1 编译器的选择

对应于不同的x64汇编工具，开发环境也有所不同。最普遍的要算微软的MASM，在x64环境中，相应的编译器已经更名为ml64.exe，随Visual Studio 2005一起发布。因此，如果你是微软的忠实fans，直接安装VS2005既可。运行时，只需打开相应的64位命令行窗口（图1），便可以用ml64进行编译了。1.jpg下载此附件需要消耗2Kx，下载中会自动扣除。

第二个推荐的编译器是GoASM，共包含三个文件：GoASM编译器、GoLINK链接器和GoRC资源编译器，且自带了Include目录。它的最大好外是小，不用为了学习64位汇编安装几个G 的VS。因此，本文的代码就在GoASM下编译。

第三个Yasm，因为不熟，所以不再赘述，感兴趣的朋友自行测试吧。

不同的编译器，语法会有一定差别，这在下面再说。

1.2 IDE的选择

搜遍了Internet也没有找到支持asm64的IDE，甚至连个Editor都没有。因此，最简单的方法是自行修改EditPlus的masm语法文件，这也是我采用的方法，至少可以得到语法高亮。当然，如果你懒得动手，那就用notepad吧。

没有IDE，每次编译时都要手动输入不少参数和选项，做个批处理就行了。

1.3 硬件与操作系统

硬件要求就是64位的CPU。操作系统也必须是64位的，如果在64位的CPU上安装了32位的操作系统，就算编译成功也无法运行程序。

2. 寄存器的改变

汇编是直接与寄存器打交道的语言，因此硬件对语言影响很大。先来看看x64与x32相比在硬件上多了什么，变了什么（图2）。

2.jpg下载此附件需要消耗2Kx，下载中会自动扣除。

X64多了8个通用寄存器：R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15，当然，它们都是64位的。另外还增加了8个128位XMM寄存器，不过通常用不着。

X32中原有的寄存器在X64中均为扩展为64位，且名称的第一个字母从E改为R。不过我们还是可以在64位程序中调用32位的寄存器，如RAX（64位）、EAX（低32）、AX（低16位）、AL（低8位）、AH （8到15位），相应的有R8、R8D、R8W和R8B。不过不要在程序中使用如AH之类的寄存器，因为在AMD 的CPU上这种用法会与某些指令产生冲突。

3. 第一个x64汇编程序

本节，我们开始编写自己的第一个x64汇编程序。在这之前，先讲一下calling convention的改变。

3.1 API调用方式

把Calling convention放在第一个讲，代表它的重要性。在32位汇编中，我们调用一个API时，采用的是stdcall，它有两个特点：一是所有参数入栈，通过椎栈传递；二是被调用的API负责栈指针（ESP）的恢复，我们在调用MessageBox后不用add esp,14h，因为MessageBox已经恢复过了。

而在x64汇编中，两方面都发生了变化。一是前四个参数分析通过四个寄存器传递：RCX、RDX、R8、R9，如果还有更多的参数，才通过椎栈传递。二是调用者负责椎栈空间的分配与回收。

下面给出一段代码，功能是显示一个简单的MessageBox，注意对RSP的操作：

这段代码是在GoASM中编译，指令部分GoASM与ML64差不多，关键是一些宏的定义有差别。比如masm 中的.code，在这里就成了CODE SECTION。下面再说区别，先编译。GoASM中编译分两步：

（1）编译：goasm /x64 1.asm

（2）链接：golink 1.obj user32.dll

如果一些正常，命令行中应显示图3的内容。

3.jpg下载此附件需要消耗2Kx，下载中会自动扣除。

运行一下，我们的第一个64位windows程序就运行了。

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GoASM还有一个特点是支持宏：ARG和INVOKE，使用这两个宏可以免除程序员自己对椎栈进行操作。

不过初学吗，还是从基础掌握比较好。下面的一段代码相同的功能的MASM代码，注意看看区别。ML64至今仍不支持宏，所以每一步工作都要自己做。

编译这段代码的命令行是：ml64 2.asm /link /subsystem:windows /entry:Main user32.lib。如果正常，应该如图5显示那样。

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很有意思吧，在64位系统下，我们仍然调用user32的API。可能是名称用习惯了，微软自己都懒得改了吧。

3.2 64位的椎栈

代码中还有一处值得注意，那就是sub rsp,28h和add rsp,28h。28h这个数值是怎么来的呢？

首先，x64中椎栈被扩展为64位；其次，我们在调用MessageBoxA时，要给四个参数外加一个返回地址留空间，因此8(位)*5=40=28h。

另外一些小问题要注意，AMD64不支持push 32bit寄存器的指令，最好的方法就是push和pop都用64位寄存器。EM64T如何？看了下Intel的开发手册，各个指令都分三种情况：纯32位、纯64位和32与64位混合。下面是手册的片段：

Opcode* Instruction 64-Bit Mode Compat/Leg Mode Description

FF /6 PUSH r/m16 Valid Valid Push r/m16.

FF /6 PUSH r/m32 N.E. Valid Push r/m32.

FF /6 PUSH r/m64 Valid N.E. Push r/m64.