问题

x86 win32下的汇编指令集可认为是 cpu提供的指令集 + win32提供的指令集 吗?

回答
好的,我们来聊聊 x86 Win32 下的汇编指令集,以及它和我们常说的“CPU 指令集”以及“Win32 API”之间的关系。

首先,明确一个概念:x86 Win32 下的汇编指令集,核心还是 CPU 提供的指令集。Win32 API 并不是 CPU 直接执行的“指令集”,而是操作系统提供的一套接口。

我们一步步来分解,这样会更清楚。

1. CPU 提供的指令集(x86 指令集)

想象一下 CPU 本身,它就像一个拥有各种开关和按钮的机器。CPU 能够理解和执行的,是它硬件设计所支持的“基础语言”。这套语言就是 CPU 指令集。对于 x86 架构(也就是我们常说的 Intel 和 AMD 的处理器),它有一套非常庞大和复杂的指令集,并且随着时间推移不断发展(例如从 8086 到现在的 x8664)。

这些指令集非常“低级”,它们直接操作 CPU 的寄存器、内存地址、进行算术运算、逻辑判断等等。例如:

`MOV` (Move): 将数据从一个地方复制到另一个地方(比如寄存器到寄存器,内存到寄存器)。
`ADD` (Add): 将两个数相加。
`SUB` (Subtract): 将一个数从另一个数中减去。
`JMP` (Jump): 无条件地跳转到程序的另一部分执行。
`CMP` (Compare): 比较两个数,并设置标志位(比如是否相等、是否大于)。
`CALL` (Call): 调用一个子程序(函数),并保存返回地址。
`RET` (Return): 从子程序返回。

这些是 CPU 能直接听懂的命令。无论是你在 C 语言里写一个简单的 `a = b + c;`,还是一个复杂的图形渲染算法,最终编译到机器码的时候,都会变成一连串的这种低级 CPU 指令。

2. 操作系统提供的接口(Win32 API)

现在我们来看 Windows 操作系统。Windows 不仅仅是让你能开机、管理文件,它还提供了一个非常丰富的功能集合,让应用程序可以访问和使用这些功能。比如:

在屏幕上画一个窗口。
打开一个文件,并读取其中的内容。
在网络上传输数据。
创建一个新的进程。

这些操作,你自己去直接操作硬件(比如显卡、硬盘控制器)是非常困难的,而且不同的硬件设备有不同的操作方式。所以,操作系统就建立了一套标准化的“服务窗口”,这就是 API (Application Programming Interface)。

对于 Windows 32 位系统,最核心的 API 就是 Win32 API。Win32 API 是微软提供的一套 C 语言风格的函数调用接口。你写 C/C++ 程序时,会经常用到像 `CreateWindowEx`, `ReadFile`, `WriteFile`, `CreateProcess` 这样的函数。

那么,这些 C 语言风格的 API 函数,在底层是怎么实现的呢?

关键在于:应用程序通过调用 Win32 API 函数,实际上是在请求操作系统(Windows Kernel)替它完成某项任务。而操作系统内核,在执行这些任务时,最终还是要依赖 CPU 提供的指令集来完成具体的硬件操作。

当你在汇编里想要“创建一个窗口”这个任务时,你不会直接找到一条汇编指令叫做 `CREATE_WINDOW`。相反,你需要做的是:

1. 准备参数: 根据 Win32 API 的约定,将创建窗口所需的各种信息(窗口标题、风格、位置、大小等)按照特定的顺序和格式,放入 CPU 的寄存器或者栈内存中。
2. 调用一个“桥梁”函数: 这个桥梁函数,通常是我们常说的 “系统调用”。在 Windows 上,系统调用会触发一个从用户模式到内核模式的切换。
3. 操作系统内核执行: 当操作系统内核收到这个请求(系统调用),它会根据之前准备好的参数,去执行一系列它自己的代码。这些代码当然也是由 CPU 指令组成的。例如,为了在屏幕上画窗口,操作系统可能会调用显卡驱动提供的接口,而驱动程序最终会生成一系列的 CPU 指令来控制显卡硬件。

所以,Win32 API 就像一个指挥官发出的“命令清单”,而 CPU 指令集是士兵(CPU)执行命令的“基本动作”。汇编程序员就是那个需要知道怎么把“命令清单”翻译成“基本动作”的中间人。

3. x86 Win32 下的汇编指令集到底是什么?

当我们谈论“x86 Win32 下的汇编指令集”时,我们实际上是指:

基础的 x86 CPU 指令集: 这是最核心的部分,任何在 x86 平台上运行的代码都离不开它。
Windows 提供的“汇编级”的 ABI (Application Binary Interface) 和调用约定: 虽然 Win32 API 是 C 风格的函数,但在汇编层面,它们有一套固定的“调用方式”。比如,参数是怎么传递的(寄存器还是栈?顺序如何?)、函数返回后如何清理栈、返回值放在哪个寄存器等等。这就是我们常说的 `cdecl`, `stdcall`, `fastcall` 等调用约定。Win32 API 大多遵循 `stdcall` 约定。
一些特殊的“帮助性”汇编代码或模式: 操作系统在实现某些 API 功能时,可能会使用一些特定的汇编代码片段来提高效率,或者进行一些低级的硬件访问。例如,系统调用本身就需要一个特殊的指令(如 `INT 0x2E` 在早期的 Windows 版本中,或更现代的 `SYSENTER`/`SYSCALL` 等指令族)来触发内核的切换。

总结来说:

x86 Win32 下的汇编指令集 不是 CPU 指令集 + Win32 API 提供的指令集。

更准确的说法是:

x86 Win32 下的汇编指令集 = 基础的 x86 CPU 指令集 + Windows 操作系统为了提供 Win32 API 所定义的一套二进制接口标准(包括调用约定、系统调用机制等)。

当你用汇编写一个 Win32 应用程序时,你实际上是在用 CPU 的低级指令,去模拟 C 语言调用 Win32 API 的过程。你需要知道 Win32 API 需要哪些参数,这些参数怎么放在寄存器或栈里,然后用 CPU 指令把它们准备好,最后通过特定的系统调用机制把控制权交给 Windows 内核,让它来完成真正的“创建窗口”之类的任务。

所以,学习 x86 Win32 汇编,不仅仅是记住 `MOV`, `ADD`, `JMP` 这些指令,更重要的是理解 Windows 是如何通过这些指令来调用它的服务(API)的。这涉及到对处理器架构、操作系统内核工作原理以及函数调用规范的深刻理解。

网友意见

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理论上说,是可以跨平台的。


但是有一些问题:

1.汇编代码是需要入口的,你的代码怎么告诉操作系统入口在哪?EXE和ELF里有定义入口在那,你一段纯汇编代码怎么指定入口?内存这么大,操作系统怎么知道该把你的代码放到正确的位置执行?

2.你如何控制输入和输出?如何访问外设?在有操作系统的环境下IN/OUT指令,以及访问外设地址空间都是受限的,操作系统不允许你直接访问。这种情况下你一段汇编的意义在哪?除了消耗CPU时间,费点电发点热之外毫无意义。

3.你脱离操作系统直接执行?那你总要告诉CPU你的程序入口吧?有操作系统的时候,操作系统有加载器,没操作系统的时候,你怎么让CPU加载你的代码?你怎么把你的代码写到内存里?

操作系统的存在意义就是提供一套接口能方便的让代码执行,你的代码一旦脱离操作系统,很多功能都要自己实现,那跟你自己写一个操作系统有什么区别?

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