汇编语言 - 算术指令
算术指令是 CPU 执行数学运算的基础。本章详细介绍 x86 架构中的加法、减法、乘法、除法以及相关进位运算指令。
ADD - 加法指令
ADD 将源操作数和目标操作数相加，结果存入目标操作数。
实例
; 文件路径：add_demo.asm
; ADD 指令示例：计算 100 + 200 + 300
section .data
a dd 100
b dd 200
c dd 300
sum dd 0
section .text
global _start
_start:
; 方式1：寄存器 += 立即数
mov eax, [a] ; eax = 100
add eax, 200 ; eax = 100 + 200 = 300
; 方式2：寄存器 += 寄存器
mov ebx, [b] ; ebx = 200
add eax, ebx ; eax = 300 + 200 = 500
; 方式3：寄存器 += 内存
add eax, [c] ; eax = 500 + 300 = 800
; 存储结果
mov [sum], eax ; sum = 800
; 加法对标志位的影响
mov eax, 0xFFFFFFFF ; eax = 最大的 32 位无符号数
add eax, 1 ; eax = 0（溢出回绕）
; CF = 1（产生进位）
; ZF = 1（结果为 0）
; OF = 0（有符号视角无溢出）
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
; ADD 指令示例：计算 100 + 200 + 300
section .data
a dd 100
b dd 200
c dd 300
sum dd 0
section .text
global _start
_start:
; 方式1：寄存器 += 立即数
mov eax, [a] ; eax = 100
add eax, 200 ; eax = 100 + 200 = 300
; 方式2：寄存器 += 寄存器
mov ebx, [b] ; ebx = 200
add eax, ebx ; eax = 300 + 200 = 500
; 方式3：寄存器 += 内存
add eax, [c] ; eax = 500 + 300 = 800
; 存储结果
mov [sum], eax ; sum = 800
; 加法对标志位的影响
mov eax, 0xFFFFFFFF ; eax = 最大的 32 位无符号数
add eax, 1 ; eax = 0（溢出回绕）
; CF = 1（产生进位）
; ZF = 1（结果为 0）
; OF = 0（有符号视角无溢出）
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
SUB - 减法指令
SUB 从目标操作数中减去源操作数，结果存入目标操作数。
实例
; 文件路径：sub_demo.asm
; SUB 指令示例
section .data
x dd 1000
y dd 300
section .text
global _start
_start:
; 基本减法
mov eax, [x] ; eax = 1000
sub eax, [y] ; eax = 1000 - 300 = 700
; 减法对标志位的影响
mov eax, 10
sub eax, 20 ; eax = -10（即 0xFFFFFFF6）
; CF = 1（产生借位：10 < 20）
; SF = 1（结果为负）
; ZF = 0（结果非零）
; OF = 0（无符号溢出）
; 减自身：常用于清零
mov eax, 12345
sub eax, eax ; eax = 0
; ZF = 1, CF = 0
; 这是一条将寄存器清零的经典方式（比 mov eax, 0 效率高）
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
; SUB 指令示例
section .data
x dd 1000
y dd 300
section .text
global _start
_start:
; 基本减法
mov eax, [x] ; eax = 1000
sub eax, [y] ; eax = 1000 - 300 = 700
; 减法对标志位的影响
mov eax, 10
sub eax, 20 ; eax = -10（即 0xFFFFFFF6）
; CF = 1（产生借位：10 < 20）
; SF = 1（结果为负）
; ZF = 0（结果非零）
; OF = 0（无符号溢出）
; 减自身：常用于清零
mov eax, 12345
sub eax, eax ; eax = 0
; ZF = 1, CF = 0
; 这是一条将寄存器清零的经典方式（比 mov eax, 0 效率高）
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
sub eax, eax是将寄存器清零的经典技巧，它只占用 2 字节，而mov eax, 0占用 5 字节。在需要极致优化体积的场景（如 shellcode）中常用。
INC / DEC - 自增/自减指令
比 ADD/SUB 更简洁的加1和减1指令：
实例
; INC 和 DEC 示例
section .data
counter dd 0
section .text
global _start
_start:
mov dword [counter], 0 ; counter = 0
inc dword [counter] ; counter = 1（内存操作数）
inc dword [counter] ; counter = 2
mov ecx, 10
dec ecx ; ecx = 9
dec ecx ; ecx = 8
; INC/DEC 不影响 CF 标志位（这是与 ADD/SUB 的重要区别）
; 但会影响 ZF、SF、OF、PF
; 循环中使用 INC
mov ecx, 5
mov eax, 0
loop_inc:
inc eax ; eax 每次加 1
loop loop_inc ; 重复 5 次，eax 最终 = 5
mov ebx, eax ; 返回值 = 5
mov eax, 1
int 0x80
section .data
counter dd 0
section .text
global _start
_start:
mov dword [counter], 0 ; counter = 0
inc dword [counter] ; counter = 1（内存操作数）
inc dword [counter] ; counter = 2
mov ecx, 10
dec ecx ; ecx = 9
dec ecx ; ecx = 8
; INC/DEC 不影响 CF 标志位（这是与 ADD/SUB 的重要区别）
; 但会影响 ZF、SF、OF、PF
; 循环中使用 INC
mov ecx, 5
mov eax, 0
loop_inc:
inc eax ; eax 每次加 1
loop loop_inc ; 重复 5 次，eax 最终 = 5
mov ebx, eax ; 返回值 = 5
mov eax, 1
int 0x80
MUL - 无符号乘法
MUL 执行无符号乘法。乘法的规则比较特殊：
| 操作数大小 | 乘数 | 被乘数（隐式） | 结果存放 |
|---|---|---|---|
| 1 字节 | 任何 8 位寄存器或内存 | AL | AX = AL × 操作数 |
| 2 字节 | 任何 16 位寄存器或内存 | AX | DX:AX = AX × 操作数 |
| 4 字节 | 任何 32 位寄存器或内存 | EAX | EDX:EAX = EAX × 操作数 |
实例
; 文件路径：mul_demo.asm
; MUL 无符号乘法示例
section .data
val1 dd 1000
val2 dd 2000
result_low dd 0
result_high dd 0
section .text
global _start
_start:
; 32 位乘法：EDX:EAX = EAX × 操作数
mov eax, [val1] ; eax = 1000
mul dword [val2] ; edx:eax = 1000 × 2000 = 2,000,000
; 结果 = 2,000,000 = 0x001E8480
; EAX = 0x001E8480（低 32 位）
; EDX = 0x00000000（高 32 位，因为结果没超过 32 位）
; 大数乘法演示（结果超过 32 位）
mov eax, 0xFFFFFFFF ; eax = 4,294,967,295
mov ebx, 2 ; ebx = 2
mul ebx ; edx:eax = 0xFFFFFFFF × 2
; EAX = 0xFFFFFFFE
; EDX = 0x00000001（高 32 位）
; CF = 1（结果超出 32 位）
; 保存结果
mov [result_low], eax
mov [result_high], edx
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
; MUL 无符号乘法示例
section .data
val1 dd 1000
val2 dd 2000
result_low dd 0
result_high dd 0
section .text
global _start
_start:
; 32 位乘法：EDX:EAX = EAX × 操作数
mov eax, [val1] ; eax = 1000
mul dword [val2] ; edx:eax = 1000 × 2000 = 2,000,000
; 结果 = 2,000,000 = 0x001E8480
; EAX = 0x001E8480（低 32 位）
; EDX = 0x00000000（高 32 位，因为结果没超过 32 位）
; 大数乘法演示（结果超过 32 位）
mov eax, 0xFFFFFFFF ; eax = 4,294,967,295
mov ebx, 2 ; ebx = 2
mul ebx ; edx:eax = 0xFFFFFFFF × 2
; EAX = 0xFFFFFFFE
; EDX = 0x00000001（高 32 位）
; CF = 1（结果超出 32 位）
; 保存结果
mov [result_low], eax
mov [result_high], edx
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
IMUL - 有符号乘法
IMUL 用于有符号数的乘法，有三种形式：
实例
; 文件路径：imul_demo.asm
; IMUL 有符号乘法示例
section .data
a dd -100
b dd 3
section .text
global _start
_start:
; 单操作数形式：同 MUL
mov eax, [a] ; eax = -100
imul dword [b] ; edx:eax = -100 × 3 = -300
; EAX = -300（0xFFFFFED4）
; EDX = 0xFFFFFFFF（符号扩展）
; 双操作数形式：reg = reg × 操作数
mov ebx, [a] ; ebx = -100
imul ebx, [b] ; ebx = -100 × 3 = -300
; 结果必须是 32 位能容纳的
; 三操作数形式：reg = 操作数1 × 立即数
imul ecx, [a], 5 ; ecx = -100 × 5 = -500
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
; IMUL 有符号乘法示例
section .data
a dd -100
b dd 3
section .text
global _start
_start:
; 单操作数形式：同 MUL
mov eax, [a] ; eax = -100
imul dword [b] ; edx:eax = -100 × 3 = -300
; EAX = -300（0xFFFFFED4）
; EDX = 0xFFFFFFFF（符号扩展）
; 双操作数形式：reg = reg × 操作数
mov ebx, [a] ; ebx = -100
imul ebx, [b] ; ebx = -100 × 3 = -300
; 结果必须是 32 位能容纳的
; 三操作数形式：reg = 操作数1 × 立即数
imul ecx, [a], 5 ; ecx = -100 × 5 = -500
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
MUL和IMUL的主要区别是对符号的处理：MUL解释为无符号数，IMUL解释为有符号数。比如 0xFFFFFFFF 在 MUL 中是 4294967295，在 IMUL 中是 -1。
DIV - 无符号除法
DIV 执行无符号除法，规则与 MUL 对称：
| 除数大小 | 被除数（隐式） | 商 | 余数 |
|---|---|---|---|
| 1 字节 | AX | AL | AH |
| 2 字节 | DX:AX | AX | DX |
| 4 字节 | EDX:EAX | EAX | EDX |
实例
; 文件路径：div_demo.asm
; DIV 无符号除法示例
section .data
dividend dd 1000
divisor dd 7
quotient dd 0
remainder dd 0
section .text
global _start
_start:
; 32 位除法：edx:eax / 除数
; 被除数要先扩展到 EDX:EAX
mov eax, [dividend] ; eax = 1000
mov edx, 0 ; edx = 0（高 32 位清零）
div dword [divisor] ; edx:eax / 7
; EAX = 142（商）
; EDX = 6（余数：1000 = 142×7 + 6）
mov [quotient], eax ; quotient = 142
mov [remainder], edx ; remainder = 6
; 字节除法示例：55 / 4
mov ax, 55 ; 被除数
mov bl, 4 ; 除数
div bl ; al = 13（商）, ah = 3（余数）
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
; DIV 无符号除法示例
section .data
dividend dd 1000
divisor dd 7
quotient dd 0
remainder dd 0
section .text
global _start
_start:
; 32 位除法：edx:eax / 除数
; 被除数要先扩展到 EDX:EAX
mov eax, [dividend] ; eax = 1000
mov edx, 0 ; edx = 0（高 32 位清零）
div dword [divisor] ; edx:eax / 7
; EAX = 142（商）
; EDX = 6（余数：1000 = 142×7 + 6）
mov [quotient], eax ; quotient = 142
mov [remainder], edx ; remainder = 6
; 字节除法示例：55 / 4
mov ax, 55 ; 被除数
mov bl, 4 ; 除数
div bl ; al = 13（商）, ah = 3（余数）
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
做除法前务必用
mov edx, 0或xor edx, edx清零 EDX！如果 EDX 中有旧数据，被除数的值就不对了。这是初学者最常见的除法 bug。
IDIV - 有符号除法
IDIV 用于有符号除法。做除法前需要用 CDQ 指令将 EAX 符号扩展到 EDX:EAX：
实例
; IDIV 有符号除法示例
; 计算 -100 / 3
mov eax, -100 ; eax = -100
cdq ; 符号扩展：edx:eax = -100
; cdq 将 eax 的符号位复制到 edx 的所有位
mov ebx, 3 ; 除数
idiv ebx ; eax = -33（商）, edx = -1（余数）
; 验证：-100 = -33 × 3 + (-1)
; 计算 -100 / 3
mov eax, -100 ; eax = -100
cdq ; 符号扩展：edx:eax = -100
; cdq 将 eax 的符号位复制到 edx 的所有位
mov ebx, 3 ; 除数
idiv ebx ; eax = -33（商）, edx = -1（余数）
; 验证：-100 = -33 × 3 + (-1)
ADC / SBB - 带进位/借位运算
用于 大数运算（超过 32 位的数据）：
实例
; 文件路径：adc_sbb_demo.asm
; 64 位加法：两个 64 位数相加
section .data
; 64 位数 a = 0x00000001 FFFFFFFF
a_low dd 0xFFFFFFFF
a_high dd 0x00000001
; 64 位数 b = 0x00000000 00000005
b_low dd 0x00000005
b_high dd 0x00000000
; 结果
result_low dd 0
result_high dd 0
section .text
global _start
_start:
; 低 32 位相加
mov eax, [a_low]
add eax, [b_low] ; eax = 0xFFFFFFFF + 5 = 0x00000004
; CF = 1（产生进位！）
mov [result_low], eax ; result_low = 0x00000004
; 高 32 位加进位
mov eax, [a_high]
adc eax, [b_high] ; adc = add + CF
; eax = 1 + 0 + 1(进位) = 2
mov [result_high], eax ; result_high = 2
; 最终 64 位结果：0x00000002 00000004
; 验证：0x1FFFFFFF + 5 = 0x200000004
; SBB 减法同理（带借位）
mov eax, [a_low]
sub eax, [b_low] ; 低 32 位相减
mov [result_low], eax
mov eax, [a_high]
sbb eax, [b_high] ; sbb = sub - CF
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
; 64 位加法：两个 64 位数相加
section .data
; 64 位数 a = 0x00000001 FFFFFFFF
a_low dd 0xFFFFFFFF
a_high dd 0x00000001
; 64 位数 b = 0x00000000 00000005
b_low dd 0x00000005
b_high dd 0x00000000
; 结果
result_low dd 0
result_high dd 0
section .text
global _start
_start:
; 低 32 位相加
mov eax, [a_low]
add eax, [b_low] ; eax = 0xFFFFFFFF + 5 = 0x00000004
; CF = 1（产生进位！）
mov [result_low], eax ; result_low = 0x00000004
; 高 32 位加进位
mov eax, [a_high]
adc eax, [b_high] ; adc = add + CF
; eax = 1 + 0 + 1(进位) = 2
mov [result_high], eax ; result_high = 2
; 最终 64 位结果：0x00000002 00000004
; 验证：0x1FFFFFFF + 5 = 0x200000004
; SBB 减法同理（带借位）
mov eax, [a_low]
sub eax, [b_low] ; 低 32 位相减
mov [result_low], eax
mov eax, [a_high]
sbb eax, [b_high] ; sbb = sub - CF
mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80
算术指令速查表
| 指令 | 格式 | 功能 | 影响的标志位 |
|---|---|---|---|
| ADD | add dest, src | dest = dest + src | CF, ZF, SF, OF, PF |
| SUB | sub dest, src | dest = dest - src | CF, ZF, SF, OF, PF |
| INC | inc dest | dest = dest + 1 | ZF, SF, OF, PF（不影响 CF） |
| DEC | dec dest | dest = dest - 1 | ZF, SF, OF, PF（不影响 CF） |
| MUL | mul src | 无符号乘法 | CF, OF |
| IMUL | imul src | 有符号乘法 | CF, OF |
| DIV | div src | 无符号除法 | 无定义（不定） |
| IDIV | idiv src | 有符号除法 | 无定义（不定） |
| ADC | adc dest, src | dest = dest + src + CF | CF, ZF, SF, OF, PF |
| SBB | sbb dest, src | dest = dest - src - CF | CF, ZF, SF, OF, PF |
| NEG | neg dest | dest = -dest（取负） | CF, ZF, SF, OF, PF |