【Bug】8086汇编学习

简介: 随笔与汇编的灵活与底层所伴随的,是使用者极大的心智负担。模块之间的隔离性很难控制。甚至多个子程序间的标号也不能相同,故子程序无法独立开发后直接集成。

随笔

与汇编的灵活与底层所伴随的,是使用者极大的心智负担。

模块之间的隔离性很难控制。甚至多个子程序间的标号也不能相同,故子程序无法独立开发后直接集成。

cx是个高频冲突寄存器呢!


程序过度的复杂性,往往令我感到沮丧无力。多层的子程序、循环嵌套,也让程序的调试变得十分困难(甚至折磨),而此时我缺乏一个有效的调试工具。


寄存器的冲突、覆盖,真是频繁又隐晦的bug,产生令人摸不着头脑的效果。


2023-10-21


关于《汇编语言》(作者:王爽)的学习,就此告一段落了,最后一章(第17章)还剩一个实验,和一个课程设计。但磁盘读写好像在DOSBox中没用,做不了。此外还有一个“综合研究”部分,有空倒可以看看。这本书一共差不多花了40~50个小时吧,我阅读并验证了书中的大部分代码,做了书中的每一个实验(除了最后一章的),还算是有不少收获吧。能比较完整地啃下来一本书,也挺有成就感的,同时也能为日后的学习增添点自信心。

Bug

1、masm编译报错:Illegal use of register

mov es:bp.0[0]


报错的意思是:非法使用寄存器。代码应修改如下:

mov es:[bp].0[0]

2、debug中使用段前缀

在代码中可以这样写:

 mov ax, es:[bx]

但在debug中不能直接这样写,要分两行:

es:
mov ax,[bx]

3、[idata]在编译器中的处理

在debug模式中可以直接使用[idata]的写法,如

mov ax,[6]

但如果是写在文件里要用编译器编译运行的,不能使用立即数,应当使用寄存器中转一下。

mov bx,6
mov ax,[bx]

4、push立即数报错

push 02h

会出现错误信息:Immediate mode illegal。应先将立即数放入寄存器,然后push寄存器。

mov ax,02h
push ax

5、报错:improper operand type

mov byte ptr es:[bx+di], [si]

其实是犯了一个老错误,mov不能直接将一个内存单元中的数据移动到另一个内存单元,而需要通过寄存器。因为cl是8位,指明了目标数据的尺寸,就不必使用byte ptr指明数据的尺寸。

mov cl, [si]
mov es:[bx+di], cl

6、程序莫名跳转到未知位置 (doing)

ed3488a93b91453a87a26267e2185354.png图中,在执行完命令div cx后,下一条指令迷路了。初步猜测是使用栈却未初始化spdebug程序对栈的借用导致的联动bug,但暂未仔细分析。完整代码如下:

assume cs:code 
code segment 
start:
    mov ax,4240h
    mov dx,000fh
    mov cx,0ah 
    call divdw 
    mov ax,4c00h
    int 21h
;功能:进行不会溢出的除法运算,除数为word型,被除数、结果为dword型
;参数:(ax)=被除数的第6位, (dx)=被除数的高6位, (cx)=除数
;返回:(dx)=结果的高16位, (ax)=结果的低16位, (cx)=余数
divdw:
    push dx 
    push ax 
    mov bp,sp 
    mov ax,[bp+2] 
    div cx 
    push ax 
    mov ax,[bp]
    div cx 
    mov cx,dx ;保存余数
    pop dx
    ret
code ends 
end start

7、DOSBox失去响应

在运行自己编写的汇编程序后,DOSBox虚拟机就失去响应了。

  1. 员工数据段长度错误。
  2. 再次出现问题6:程序莫名跳到未知位置。

分析:在执行命令mov bx,[di+00ab]后,寄存器bx的值变为了0,随后导致div bx命令发生除0错误。因为员工数中少了一个数据,下一个数据被后面定义的0所覆盖,自然bx也变成了0。


为什么上次单独运行表格结构化程序,没有发现问题?


答:那时后面没有紧接着定义一些0数据,可能后面的数据刚好不是0。虽然数据不对,但程序照常执行。(待核定)

fce95aa46fd548f684e2186a47115751.png

8、程序运行显示乱码

原因:我在用于显示字符串的show_str子程序中,利用es寄存器存放目标显存的地址。而在主程序中es本来是指向存放表格数据的数据段,于是导致了冲突,数据乱了。

总而言之,是子程序的隔离性没有做好。可以在子程序开始时将es寄存器入栈保护现场,返回前再出栈恢复。

bde3a2dbf7624d6893fc6d97bbc3c706.png

9、程序运行导致DOSBox窗口自动关闭

这bug真的是越修越离谱。运行程序k1,随后在指定的地方成功显示出绿色的"1975"字样,但在几秒的延迟后,窗口直接关闭了。

下面是我显示字符串的子程序。可以看到,使用了栈的命令包括:

push es
push cx
pop cx
pop es

看起来好像收支平衡,对栈的使用是正常的。然而,在结束循环时的jcxz ok命令,却会直接跳过一次pop cx。这下问题就大了!后面的pop es将会把原来cx寄存器的内容写入到es段寄存器中,然后,发生一些不为人知的事情,很可能就导致了程序的崩溃。

一个很容易想到的方法是,在pop es前添上一个pop cx,弥补这个过错。

; 6 子程序 - 显示字符串
;说明:显示一个以0结尾的字符串,在第y行,第x列,颜色为color,字符串起始位置为local
;参数:(dh)=y, (dl)=x, (cl)=color, ds:si=local
show_str:
    push es     ;避免与主程序冲突
    ;绑定显存段
    mov ax,0b800h
    mov es,ax 
    ;定位行
    mov al,0a0h 
    mul dh 
    mov bx,ax  
    ;定位起始列
    dec dl
    add dl,dl 
    mov dh,0
    mov di,dx 
    ;通用寄存器初始化
    mov ch,0
    s_show:
        ;判断结尾
        push cx 
        mov cl,[si] 
        jcxz ok
        ;写入一个字符,及其属性
        mov byte ptr es:[bx+di], cl 
        pop cx 
        mov es:[bx+di+1], cl 
        ;循环迭代
        inc si 
        add di,2
        jmp s_show
        ;程序返回
    ok: 
        pop es
        ret

10、如何换行输出?

我本来的想法是在待输出的字符串中添加换行符,期待在输出的时候就会自动换行,但效果如下。

4a93de6a38124db982e7c3dafa8657f2.png

这才突然想到,我是通过直接向显存中写入数据,来输出字符的。这种方法并不会奏效。

11、公司收入项,仅输出了一行

年份是正常输出了,但收入一栏却仅输出了一行。猜测有两种可能:

  1. 输出坐标出错,所有收入都写在一行,覆盖了。
  2. 字符串早前就未正常写入待显示区。

我调整了循环次数,收入仍然仅输出一行,数字却发生了改变,变成了前一个数字,故大概率是第一种情况。

8d4686a472af4df7b1454cbe4fd2f998.png

12、loop指令报错:jump out of range by 7 byte(s)

意思是循环体的长度超出了loop指令的最大范围,超出量为7个字节(注意一条指令通常并不是仅一个字节)。

由此我产生了两种想法:

  1. 使用我突发奇想的二级跳,从loop先跳到中间一个标签s0,再经过某种验证(刚刚是从后面的loop跳过来的,而不是从前面执行过来的)后,跳到循环开始的标签s处。
  2. 将一些重复度较高的指令封装为子程序,减少循环中显示的指令条数。

最后我都失败了,程序出现了莫名其妙的bug,未能解决。

13、忘记程序返回

代码的逻辑检查了好几遍,硬是感觉毫无bug。可在正常输出的时间信息后面还输出了一团乱七八糟的字符,并将DOSBox成功卡死。

最后发现,原来是忘了程序返回,也不知道怎么就导致了那一团东西出现在屏幕上。

mov ax,4c00h
int 21h


78e2609ea7204e21815794eebcd7f1d8.png

14、开始解析的位置不同,代码也不同

       fd2f0b209c234c95be16cb708b50826e.png                        


0000:0200开始的第一行汇编代码是jmp 020A,可顺着往下看,发现根本就没有从020A开头的代码。不过,如果直接从020A开始查看,同样的内存区间看到的又是另外一套代码。

8cedb684312946f3bd93bc5f390ed5f5.png

15、中断例程安装与子程序调用

有一个利用了直接定址表编写的多功能子程序,我要将它安装成中断例程并使用,然而原本正常的程序却突然爆出bug。我步步为营,仔细地推断、分析后,总算还是让它正常跑起来了。最初的问题代码已在下面列出。

其实最后回头一看也就是几个小问题,可我真的找了好久才成功发现它们。

;安装中断例程7ch --> 200h
;bug版
assume cs:code 
code segment 
start:
    ;拷贝例程代码
    mov ax,cs 
    mov ds,ax 
    mov ax,0
    mov es,ax 
    mov si,offset setscreen     ;ds:si源地址 
    mov di,200h                 ;es:di目的地址 
    mov cx,offset setscreenend-offset setscreen
    cld 
    rep movsb
    ;设置中断向量表
    mov ax,0 
    mov es,ax 
    mov word ptr es:[7ch*4], 200h       ;例程偏移地址
    mov word ptr es:[7ch*4+2], 0        ;段地址
    mov ax,4c00h 
    int 21h
;参数:(ah)=功能号
;说明:0清屏, 1设置前景色, 2设置背景色, 3向上滚动一行
setscreen:
    jmp short set 
    table dw sub1,sub2,sub3,sub4
    set:
        push bx 
        cmp ah,3 
        ja sret 
        mov bl,ah 
        mov bh,0 
        add bx,bx   ;根据功能号,计算在table中的偏移
        call word ptr table[bx]
    sret:
        pop bx 
        ret
sub1:
    push bx 
    push cx 
    push es 
    mov bx,0b800h
    mov es,bx 
    mov bx,0  
    mov cx,2000
    sub1s:
        mov byte ptr es:[bx],' '
        add bx,2 
        loop sub1s  
    pop es 
    pop cx 
    pop bx 
    ret 
sub2:
    push bx 
    push cx 
    push es 
    mov bx,0b800h
    mov es,bx 
    mov bx,1 
    mov cx,2000 
    sub2s:
        and byte ptr es:[bx],11111000b 
        or es:[bx],al 
        add bx,2 
        loop sub2s 
    pop es
    pop cx 
    pop bx 
    ret 
sub3:
    push bx 
    push cx 
    push es 
    mov cl,4 
    shl al,cl 
    mov bx,0b800h 
    mov es,bx 
    mov bx,1 
    mov cx,2000 
    sub3s:
        and byte ptr es:[bx],10001111b 
        or es:[bx],al 
        add bx,2 
        loop sub3s 
    pop es 
    pop cx 
    pop bx 
    ret 
sub4:
    push cx 
    push si 
    push di 
    push es 
    push ds 
    mov si,0b800h 
    mov es,si 
    mov ds,si 
    mov si,160 
    mov di,0 
    cld 
    mov cx,24 
    sub4s:
        push cx 
        mov cx,160 
        rep movsb 
        pop cx 
        loop sub4s 
    mov cx,80 
    mov si,0 
    sub4s1:
        mov byte ptr [160*24+si],' ' 
        add si,2 
        loop sub4s1 
    pop ds 
    pop es 
    pop di 
    pop si 
    pop cx 
    ret 
setscreenend:nop
code ends 
end start 


问题

  1. 10_s10_1.asm:运行效果:有些奇怪,第一行会多出同样的字符串,并在短暂延迟后上移消失。而我之前做过的显示程序都没有出现这样的现象,如10_t5.asm
  2. 如果子程序想要使用数据段内存,可不知道父程序是否会使用,如何避免冲突?

想法

  1. masm编译得到的.exe文件无法直接在我电脑上点击运行。我可以写一个脚本,自动打开DBox虚拟机,并在其中运行相应的程序吗?
  2. 写一个打字游戏?
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