ARM汇编- ARM指令

2019-09-26

之前的笔记搬运

ARM指令格式

图中圈出的为三地址指令格式;

ARM是三地址指令格式，指令的基本格式如下：
<opcode> {<cond>} {S}    <Rd> ,<Rn>{,<operand2>} 
其中<>号内的项是必须的，{}号内的项是可选的。

各项的说明如下：
    opcode：指令助记符；    
    cond：执行条件；
    S：是否影响CPSR寄存器的值；
    Rd：目标寄存器；
    Rn：第1个操作数的寄存器；
    operand2：第2个操作数；
    I:  表示operand2是寄存器还是立即数

例子： ADD R3， R1， R2

其中第2个操作数
<opcode> {<cond>} {S}  <Rd> ,<Rn>{,<operand2>} 

它有如下的形式：
    #immed_8r——常数表达式；
    ADD R3， R1， #1
    Rm——寄存器方式；
    ADD R3， R1， R2
    Rm,shift——寄存器移位方式；
    ADD R3， R1， LSL #1

因为operand2的长度只有12bit, 所以无法表示很大的立即数, 所以operand2的常数表达式中的立即数会有着一些限制;

常数表达式表示立即数的方式:

12　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0

当前值(4bit) * 2 = 后面常量移位的次数	记录一个8bit的常量(8bit)

所以, 常量表达式中的立即数是通过8位的常数通过循环右移偶数位得到，而不是一个任意数。


如: MOV R1, R2, #0x04800000
反汇编:  12 15 82 E2                 ADD     R1, R2, #0x4800000
小尾转大尾: E2 82 15 12
二进制: 1110 0010 1000 0010 0001 0101 0001 0010
加粗部分就是上面记录的结构
00010010要右移5(0101)*2 = 10次  = 0x04800000

1	通过以上可以得出, 常量表达式中的立即数的有效二进制不能超过8位, 而且必须是2的n次方, 否则编译器编译不予通过;

cond条件码

1
2

因为ARM的CPU也采用了流水线的工作方式, 所以一旦遇到跳转也会面临断流水线的情况, 大大影响执行效率, 所以ARM在每条指令的首部留下了4位用作于条件判断, 被称为条件码, 当取指令时会判断标志位是符合条件, 当不符合条件时, 就会忽略该条指令, 从而解决了断流水线的问题;
只有ARM指令集有条件执行, THUMB是没有的;

条件码	助记符后缀	标志	含义
0000	EQ	Z 置位 = 1	相等
0001	NE	Z 清零 = 0	不相等
0010	CS	C 置位 = 1	无符号数大于或等于
0011	CC	C 清零 = 0	无符号数小于
0100	MI	N 置位 = 1	负数
0101	PL	N 清零 = 0	正数或零
0110	VS	V 置位 = 1	溢出
0111	VC	V 清零 = 0	未溢出
1000	HI	C 置位 = 1 Z 清零 = 0	无符号数大于
1001	LS	C 清零 = 0 Z 置位 = 1	无符号数小于或等于
1010	GE	N 等于 V	带符号数大于或等于
1011	LT	N 不等于 V	带符号数小于
1100	GT	Z 清零且（ N 等于 V）	带符号数大于
1101	LE	Z 置位或（ N 不等于 V）	带符号数小于或等于
1110	AL	忽略	无条件执行
1111	NV	忽略	绝对不执行

条件 GT、GE、LT、LE 被成为有符号比较，而 HS、HI、LS、LO 被称为无符号比较。

有符号:
    G:大于
    E:等于
    L:小于
    T:没有附加条件, 如GT大于, LT小于
无条件
    大于: H
    小于: L
    等于: S

寻址方式

@1.寄存器寻址
    @ADDS    R2, R0, R1

@2.立即寻址
    @MOV R2, #10
    @MOV R2, #0x10
    @MOV R2, #0xFF000000

@3.寄存器移位寻址    
    MOV R2, R0, LSL #2 
    @MOV R2, R0 桶形移位器

@4.寄存器间接寻址
    LDR R2, [SP]

@5.基址寻址
    LDR R2, [SP,R0, LSL #3] @前索引
    LDR R2, [SP, R0] @前索引
    LDR R2, [SP,#4] @前索引
    @LDR R2, [SP],#4 @后索引

@6.多寄存器寻址
@7.堆栈寻址
@8.块拷贝寻址
    @STMFA    SP!, {R6, R0-R2, R5} @回写
    @LDMFA    SP!, {R6, R0-R2, R5}

@9.相对寻址
    B LALBEL1

零散笔记

在函数属性加: .thumb_func, 那么这个函数是thumb2指令集, 那么执行规则就是4bit和2bit混合指令;
或者在编译器源码时, 加上 -mthumb 的选项;

IDA动态调试, 可以连接gdbsever进行调试, 还可以连接自己的调试服务器, 服务器文件在根目录的gdbsrv文件夹里的android_server或android_server_nonpie;

在libc init函数时候会传main函数的指针, 找到libc init函数, 可以从参数里找main函数

IDA会把MOV PC, LR翻译成ret, ARM中是没有RET指令的;

ARM指令后加S表示根据结果影响标志位, 不加就不会影响标志位
如: MOVS与MOV
ADDS与ADD
SUBS与SUB

流水线:  取指令 -> 译码 -> 执行
ARM的cpu中有一个单独叫桶形移位器的硬件, 在取指令的时候如果发现其中有移位指令, 那么就会执行移位操作, 那么在真正执行命令的时候就不会在增加执行周期;

LDR R2, [SP ,#4] @前索引,  SP+4去内容给R2, 如果加!, 那么SP也会+4
LDR R2, [SP], #4@后索引,  SP取内容给R2, SP本身+4

满堆栈: 先抬栈, 后放入数据
sp指向堆栈指针指向堆栈的最后一个已使用的地址或者满位置（也就是sp指向堆栈最后一个数据项位置）

空堆栈: 先放入数据, 再抬栈
sp指向堆栈的第一个没有使用的地址或者空位置（也就是说sp指向堆栈最后一个数据项的下一个位置）

LD 表示装载，或 ST 表示存储。 

STM FD:  F:  FULL 满堆栈,  D: dec递减模式
STM EA:  E:  Empty 空堆栈,  A: add递减模式