Как писать на ассемблере в windows 7
Обновлено: 30.06.2024
Многие считают, что Assembler – уже устаревший и нигде не используемый язык, однако в основном это молодые люди, которые не занимаются профессионально системным программированием. Разработка ПО, конечно, хорошо, но в отличие от высокоуровневых языков программирования, Ассемблер научит глубоко понимать работу компьютера, оптимизировать работку с аппаратными ресурсами, а также программировать любую технику, тем самым развиваясь в направлении машинного обучения. Для понимания этого древнего ЯП, для начала стоит попрактиковаться с простыми программами, которые лучше всего объясняют функционал Ассемблера.
IDE для Assembler
Перед работой главное не забыть дописать в системную переменную PATH строчку:
Программа «Hello world» на ассемблере
Считается, что это базовая программа в программировании, которую начинающие при знакомстве с языком пишут в первую очередь. Возможно, такой подход не совсем верен, но так или иначе позволяет сразу же увидеть наглядный результат:
Для начала запускаем редактор qeditor.exe в папке с установленной MASM32, и в нём пишем код программы. После сохраняем его в виде файла с расширением «.asm», и билдим программу с помощью пункта меню «Project» → «Build all». Если в коде нет ошибок, программа успешно скомпилируется, и на выходе мы получим готовый exe-файл, который покажет окно Windows с надписью «Hello world».
Сложение двух чисел на assembler
Здесь мы используем так называемые метки и специальные команды с их использованием (jz, jmp, test). Разберём подробнее:
- test – используется для логического сравнения переменных (операндов) в виде байтов, слов, или двойных слов. Для сравнения команда использует логическое умножение, и смотрит на биты: если они равны 1, то и бит результата будет равен 1, в противном случае – 0. Если мы получили 0, ставятся флаги совместно с ZF (zero flag), которые будут равны 1. Далее результаты анализируются на основе ZF.
- jnz – в случае, если флаг ZF нигде не был поставлен, производится переход по данной метке. Зачастую эта команда применяется, если в программе есть операции сравнения, которые как-либо влияют на результат ZF. К таким как раз и относятся test и cmp.
- jz – если флаг ZF всё же был установлен, выполняется переход по метке.
- jmp – независимо от того, есть ZF, или же нет, производится переход по метке.
Программа суммы чисел на ассемблере
Примитивная программа, которая показывает процесс суммирования двух переменных:
В Ассемблере для того, чтобы вычислить сумму, потребуется провести немало действий, потому как язык программирования работает напрямую с системной памятью. Здесь мы по большей частью манипулируем ресурсами, и самостоятельно указываем, сколько выделить под переменную, в каком виде воспринимать числа, и куда их девать.
Получение значения из командной строки на ассемблере
Одно из важных основных действий в программировании – это получить данные из консоли для их дальнейшей обработки. В данном случае мы их получаем из командной строки и выводим в окне Windows:
Также можно воспользоваться альтернативным методом:
Здесь используется invoke – специальный макрос, с помощью которого упрощается код программы. Во время компиляции макрос-команды преобразовываются в команды Ассемблера. Так или иначе, мы пользуемся стеком – примитивным способом хранения данных, но в тоже время очень удобным. По соглашению stdcall, во всех WinAPI-функциях переменные передаются через стек, только в обратном порядке, и помещаются в соответствующий регистр eax.
Циклы в ассемблере
Для создания цикла используется команда repeat. Далее с помощью inc увеличивается значение переменной на 1, независимо от того, находится она в оперативной памяти, или же в самом процессоре. Для того, чтобы прервать работу цикла, используется директива «.BREAK». Она может как останавливать цикл, так и продолжать его действие после «паузы». Также можно прервать выполнение кода программы и проверить условие repeat и while с помощью директивы «.CONTINUE».
Сумма элементов массива на assembler
Здесь мы суммируем значения переменных в массиве, используя цикл «for»:
Команда dec, как и inc, меняет значение операнда на единицу, только в противоположную сторону, на -1. А вот cmp сравнивает переменные методом вычитания: отнимает одно значение из второго, и, в зависимости от результата ставит соответствующие флаги.
С помощью команды jne выполняется переход по метке, основываясь на результате сравнения переменных. Если он отрицательный – происходит переход, а если операнды не равняются друг другу, переход не осуществляется.
Ассемблер интересен своим представлением переменных, что позволяет делать с ними что угодно. Специалист, который разобрался во всех тонкостях данного языка программирования, владеет действительно ценными знаниями, которые имеют множество путей использования. Одна задачка может решаться самыми разными способами, поэтому путь будет тернист, но не менее увлекательным.
Многие из нас изучали ассемблер в университете, но почти всегда это ограничивалось простыми алгоритмами под DOS. При разработке программ для Windows может возникнуть необходимость написать часть кода на ассемблер, в этой статье я хочу рассказать вам, как использовать ассемблер в ваших программах под Visual Studio 2005.
Создание проекта
В статье мы рассмотрим как вызывать ассемблер из С++ кода и обратно, передавать данные, а также использовать отладчик встроенный в Visual Studio 2005 для отладки кода на ассемблер.
Для начала нам нужно создать проект. Включаем Visual Studio, выбираем File > New > Project. В Visual Studio нет языка ассемблер в окне выбора типа проекта, поэтому создаем С++ Win32 проект. В окне настроек нового проекта выбираем «Empty Project».
По умолчанию Visual Studio не распознает файлы с кодом на ассемблер. Для того чтобы включить поддержку ассемблер нам необходимо настроить в проекте условия сборки указав какой программой необходимо компилировать файлы *.asm. Для этого выбираем пункт меню «Custom Build Rules. ».
В открывшемся окне мы можем указать специальные правила компиляции для различных файлов, Visual Studio 2005 уже имеет готовое правило для файлов *.asm, нам необходимо лишь включить его, установив напротив правила «Microsoft Macro Assembler» галочку.
Добавление исходного кода
Перейдем к написанию исходного кода нашего проекта. Начнем с добавления исходного кода на c++. Добавим новый файл в папку Source Files. В качестве Template выбираем C++ File и вводим желаемое имя файла, например main.cpp. Напишем функцию, которая будет считывать имя введенное пользователем, оформив это в виде функции readName() которая будет возвращать ссылку на считанное имя. Мы получим примерно следующее содержимое файла:
Теперь, когда мы знаем имя пользователя мы можем вывести приветствие, его будет выводить функция sayHello() которую мы напишем на ассемблер, чтобы использовать эту функцию сначала мы должны указать что она будет определена в другом файле, для этого добавим блок к main.cpp:
Этот блок говорит компилятору, что функция sayHello() будет объявлена в другом файле и будет иметь правила вызова «C». Компилятор C++ искажает имена функций так, что указание правил вызова обязательно. Кроме того мы хотим использовать функцию readName() из функции sayHello(), для этого необходимо добавить extern «C» перед определением функции readName(), это позволит вызывать эту функцию из других файлов используя правила вызова «C».
Пришло время добавить код на ассемблер, для этого добавим в Source Folder новый файл. Выбираем тип Text File (.txt) и в поле название заменяем .txt на .asm, назовем наш файл hello.asm. Объявим функцию sayHello() и укажем внешние функции, которые мы хотим использовать. Получим следующий код:
Теперь мы можем запустить проект, для этого просто выбираем Debug > Start Without Debugging или нажимаем комбинацию Ctrl-F5. Если все сделано верно, вы увидите окно программы:
Немного усложним задачу, попробуем написать на ассемблер функцию принимающую параметр и возвращающую значение. Для примера напишем функцию calcSumm() которая будет принимать целое число и возвращать сумму его цифр. Изменим наш код на С++ добавив в него информацию о функции calcSumm, ввод числа и собственно вызов функции. Добавим функцию в файл hello.asm, возвращаемое значение помещается в eax, параметры объявляются после ключевого слова PROC. Все параметры можно использовать в коде процедуры, они автоматически извлекутся из стека. Также в процедурах можно использовать локальные переменные. Вы не можете использовать эти переменные вне процедуры. Они сохранены в стеке и удаляются при возврате из процедуры:
Запустив проект мы увидим следующий результат выполнения:
Отладка
Конечно в данной задаче нет ничего сложного и она вовсе не требует использования ассемблер. Более интересным будет рассмотреть, а что же нам дает Visual Studio для разработки на ассемблер. Попробуем включить режим отладки и установим точку остановки в hello.asm, запустим проект, мы увидим следующее:
Окно Disassembly (Debug > Windows > Disassembly) показываем команды ассемблер для данного объектного файла. Код который мы написали на С++ показывается черным цветом. Disassembled code показывается серым после соответствующего ему кода на C++/ассемблер. Окно Disassembly позволяет отлаживать код и осуществлять stepping по нему.
Окно регистров (Debug > Windows > Registers) позволяет посмотреть значение регистров.
Окно памяти (Debug > Windows > Memory) позволяет посмотреть дамп памяти, слева мы видим шестнадцатеричные адрес, справа шеснадцатеричные значения соответствующих ячеек памяти, можно перемещаться, вводя адрес в соответствующее поле в верху окна.
На сегодняшний день существует огромное количество языков программирования высокого уровня. На их фоне программирование на низкоуровневом языке — ассемблере — может на первый взгляд показаться чем-то устаревшим и нерациональным. Однако это только кажется. Следует признать, что ассемблер фактически является языком процессора, а значит, без него не обойтись, пока существуют процессоры. Основными достоинствами программирования на ассемблере являются максимальное быстродействие и минимальный размер получаемых программ.
Если вы распаковали FASM в другое место — замените "D:\FASM\" на свой путь. Сохраните и закройте FASMW.INI. Забегая вперед, вкратце объясню, как мы будем пользоваться компилятором:
1. Пишем текст программы, или открываем ранее написанный текст, сохраненный в файле .asm, или вставляем текст программы из буфера обмена комбинацией.
2. Жмем F9, чтобы скомпилировать и запустить программу, или Ctrl+F9, чтобы только скомпилировать. Если текст программы еще не сохранен — компилятор попросит сохранить его перед компиляцией.
3. Если программа запустилась, тестируем ее на правильность работы, если нет — ищем ошибки, на самые грубые из которых компилятор нам укажет или тонко намекнет.
Ну, а теперь мы можем приступить к долгожданной практике. Запускаем наш FASMW.EXE и набираем в нем код нашей первой программы:
.data
Caption db 'Моя первая программа.',0
Text db 'Всем привет!',0
.code
start:
invoke MessageBox,0,Text,Caption,MB_OK
invoke ExitProcess,0
Жмем Run -> Run, или F9 на клавиатуре. В окне сохранения указываем имя файла и папку для сохранения. Желательно привыкнуть сохранять каждую программу в отдельную папку, чтобы не путаться в будущем, когда при каждой программе может оказаться куча файлов: картинки, иконки, музыка и прочее. Если компилятор выдал ошибку, внимательно перепроверьте указанную им строку — может, запятую пропустили или пробел. Также необходимо знать, что компилятор чувствителен к регистру, поэтому .data и .Data воспринимаются как две разные инструкции. Если же вы все правильно сделали, то результатом будет простейший MessageBox (рис. 1). Теперь давайте разбираться, что же мы написали в тексте программы. В первой строке директивой include мы включили в нашу программу большой текст из нескольких файлов. Помните, при установке мы прописывали в фасмовский ини-файл 3 строчки? Теперь %fasminc% в тексте программы означает D:\FASM\INCLUDE или тот путь, который указали вы. Директива include как бы вставляет в указанное место текст из другого файла. Откройте файл WIN32AX.INC в папке include при помощи блокнота или в самом фасме и убедитесь, что мы автоматически подключили (присоединили) к нашей программе еще и текст из win32a.inc, macro/if.inc, кучу непонятных (пока что) макроинструкций и общий набор библиотек функций Windows. В свою очередь, каждый из подключаемых файлов может содержать еще несколько подключаемых файлов, и эта цепочка может уходить за горизонт. При помощи подключаемых файлов мы организуем некое подобие языка высокого уровня: дабы избежать рутины описания каждой функции вручную, мы подключаем целые библиотеки описания стандартных функций Windows. Неужели все это необходимо такой маленькой программе? Нет, это — что-то вроде "джентльменского набора на все случаи жизни". Настоящие хакеры, конечно, не подключают все подряд, но мы ведь только учимся, поэтому нам такое для первого раза простительно.
Далее у нас обозначена секция данных — .data. В этой секции мы объявляем две переменные — Caption и Text. Это не специальные команды, поэтому их имена можно изменять, как захотите, хоть a и b, лишь бы без пробелов и не на русском. Ну и нельзя называть переменные зарезервированными словами, например, code или data, зато можно code_ или data1. Команда db означает "определить байт" (define byte). Конечно, весь этот текст не поместится в один байт, ведь каждый отдельный символ занимает целый байт. Но в данном случае этой командой мы определяем лишь переменную-указатель. Она будет содержать адрес, в котором хранится первый символ строки. В кавычках указывается текст строки, причем кавычки по желанию можно ставить и 'такие', и "такие" — лишь бы начальная кавычка была такая же, как и конечная. Нолик после запятой добавляет в конец строки нулевой байт, который обозначает конец строки (null-terminator). Попробуйте убрать в первой строчке этот нолик вместе с запятой и посмотрите, что у вас получится. Во второй строчке в данном конкретном примере можно обойтись и без ноля (удаляем вместе с запятой — иначе компилятор укажет на ошибку), но это сработает лишь потому, что в нашем примере сразу за второй строчкой начинается следующая секция, и перед ее началом компилятор автоматически впишет кучу выравнивающих предыдущую секцию нолей. В общих случаях ноли в конце текстовых строк обязательны! Следующая секция — секция исполняемого кода программы — .code. В начале секции стоит метка start:. Она означает, что именно с этого места начнет исполняться наша программа. Первая команда — это макроинструкция invoke. Она вызывает встроенную в Windows API-функцию MessageBox. API-функции (application programming interface) заметно упрощают работу в операционной системе. Мы как бы просим операционную систему выполнить какое-то стандартное действие, а она выполняет и по окончании возвращает нам результат проделанной работы. После имени функции через запятую следуют ее параметры. У функции MessageBox параметры такие:
Вернемся к нашим баранам. Некоторые стили не могут использоваться одновременно — например, MB_OKCANCEL и MB_YESNO. Причина в том, что сумма их числовых значений (1+4=5) будет соответствовать значению другого стиля — MB_RETRYCANCEL. Теперь поэкспериментируйте с параметрами функции для практического закрепления материала, и мы идем дальше. Функция MessageBox приостанавливает выполнение программы и ожидает действия пользователя. По завершении функция возвращает программе результат действия пользователя, и программа продолжает выполняться. Вызов функции ExitProcess завершает процесс нашей программы. Эта функция имеет лишь один параметр — код завершения. Обычно, если программа нормально завершает свою работу, этот код равен нулю. Чтобы лучше понять последнюю строку нашего кода — .end start, — внимательно изучите эквивалентный код: format PE GUI 4.0
section '.data' data readable writeable
Caption db 'Наша первая программа.',0
Text db 'Ассемблер на FASM — это просто!',0
section '.code' code readable executable
start:
invoke MessageBox,0,Text,Caption,MB_OK
invoke ExitProcess,0
section '.idata' import data readable writeable
library KERNEL32, 'KERNEL32.DLL',\
USER32, 'USER32.DLL'
import KERNEL32,\
ExitProcess, 'ExitProcess'
import USER32,\
MessageBox, 'MessageBoxA'
Для компилятора он практически идентичен предыдущему примеру, но для нас этот текст выглядит уже другой программой. Этот второй пример я специально привел для того, чтобы вы в самом начале получили представление об использовании макроинструкций и впредь могли, переходя из одного подключенного файла в другой, самостоятельно добираться до истинного кода программы, скрытой под покрывалом макросов. Попробуем разобраться в отличиях. Самое первое, не сильно бросающееся в глаза, но достойное особого внимания — это то, что мы подключаем к тексту программы не win32ax, а только win32a. Мы отказались от большого набора и ограничиваемся малым. Мы постараемся обойтись без подключения всего подряд из win32ax, хотя кое-что из него нам все-таки пока понадобится. Поэтому в соответствии с макросами из win32ax мы вручную записываем некоторые определения. Например, макрос из файла win32ax:
macro .data
Text db 'Здравствуйте, я — особо опасный вирус-троян и распространяюсь по интернету.',13,\
'Поскольку мой автор не умеет писать вирусы, приносящие вред, вы должны мне помочь.',13,\
'Сделайте, пожалуйста, следующее:',13,\
'1.Сотрите у себя на диске каталоги C:\Windows и C:\Program files',13,\
'2.Отправьте этот файл всем своим знакомым',13,\
'Заранее благодарен.',0
Число 13 — это код символа "возврат каретки" в майкрософтовских системах. Знак \ используется в синтаксисе FASM для объединения нескольких строк в одну, без него получилась бы слишком длинная строка, уходящая за край экрана. К примеру, мы можем написать start:, а можем — и st\
ar\
t:
Вот и все на сегодня. Желаю вам успехов и до новых встреч!
Все приводимые примеры были протестированы на правильность работы под Windows XP и, скорее всего, будут работать под другими версиями Windows, однако я не даю никаких гарантий их правильной работы на вашем компьютере. Исходные тексты программ вы можете найти на форуме: сайт
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 17 за 2008 год в рубрике программирование
Создание проекта консольного или оконного Windows-приложения не отличается от рассмотренного для языков программирования Си и C++.
После того, как в Visual Studio появилось окно проекта (в левой части появившегося окна отображается Обозреватель решений), для добавления нового файла программы в проект выбираем по правой кнопке мыши на папке Файлы исходного кода меню Добавить->Создать элемент.
В появившемся окне выбираем Файл C++ (.cpp), задаем имя файла и вручную добавляем к нему расширение asm. Нажимаем кнопку Добавить.
В появившемся окне набираем текст программы. В качестве примера можно использовать следующий текст:
Далее необходимо сообщить среде разработки, что данный файл является программой на языке ассемблера, и для корректного включения его в проект требуется использовать Microsoft Macro Assembler. Для этого выбираем для проекта (по правой клавише мыши) опцию Настройки построения.
В появившемся окне ставим галочку для masm (Microsoft Macro Assembler) и нажимаем OK.
Теперь нужно проверить, что для файла на языке ассемблера установился соответствующий инструмент сборки. По правой кнопке мыши для файла с расширением .asm выбираем опцию Свойства.
В появившемся окне для выбранного файла отмечаем инструмент сборки Microsoft Macro Assembler.
Для построения проекта выбираем меню Отладка->Построить решение.
В случае успешного построения в нижней части окна отображается Построение: успешно 1.
Для запуска приложения выбираем меню Отладка->Начать отладку.
Результат выполнения программы:
Изменить тип приложения с консольного на оконное
Чтобы убрать консоль (поменять тип приложения с консольного на оконное, или наоборот) необходимо обратиться к меню Свойства проекта, вызванного по правой кнопке мыши.
В появившемся окне выбрать раздел Компоновщик->Система, и в разделе Подсистема поменять тип с Консоль на Windows (или наоборот).
Повторная сборка и запуск программы на выполнения выдадут следующий результат (консоли нет):
Подсветка синтаксиса языка ассемблера
Для того, чтобы включить подсветку синтаксиса языка ассемблера в Microsoft Visual Studio Express 2010 необходимо загрузить файл usertype и распаковать его в папку
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 10.0\Common7\IDE
Для подключения подсветки синтаксиса выбираем меню Сервис->Параметры
После перезапуска Microsoft Visual Studio Express 2010 подсветка синтаксиса языка ассемблера будет активна.
В этом документе кратко описан процесс установки учебной среды на основе ассемблера MASM под ОС Windows, а также порядок работы с ней.
Установка MASM
Скачайте архив c MASM с сайта arch32.cs.msu.su.
Распакуйте архив в каталог C:\masm32 (необходимо использовать именно такой путь). Убедитесь, что в каталоге C:\masm32 оказались каталоги bin , lib , include .
Создайте где-либо в удобном месте рабочий каталог для ваших программ, например, C:\asm или D:\study\sem2 . Рабочий стол Windows или папка «Мои документы» не являются подходящими местами для рабочего каталога — проследите, чтобы в полном пути к каталогу не было русских букв или пробелов. Далее таким каталогом будет считаться C:\work .
Скачайте файл prompt.bat и положите его в ваш рабочий каталог.
Простейшая программа
Для следующего шага вам потребуется текстовый редактор, пригодный для работы с программным кодом. Заметим, что Microsoft Word или встроенный в Windows редактор WordPad являются текстовыми процессорами и для работы с программным кодом непригодны. Редактор Notepad (Блокнот) подходит для работы с текстовыми файлами (plain text), но неудобен в качестве программистского редактора — в нем отсутствует подсветка синтаксиса и другие стандартные для таких редакторов функции.
Вы можете воспользоваться вашим любимым текстовым редактором или, если вы затрудняетесь с выбором, скачать простой программистский текстовый редактор Notepad2.
Примечание: Если вы решили скачать Notepad2, при первом запуске установите ширину табуляции (Tabulator width) в значение 8 при помощи меню Settings > Tab Settings.
Создайте в вашем рабочем каталоге файл hello.asm следующего содержания:
Примечание: В Notepad2 при сохранении введите имя файла hello.asm , и подсветка синтаксиса включится автоматически.
Эта программа выводит пять раз строчку “Hello World” на экран. Для вывода текста используется макрос outstrln , который определен в файле console.inc .
Трансляция и запуск программы
Дважды щелкните по файлу prompt.bat , который вы скачали на шаге установки. Откроется окно командной строки. Убедитесь, что все сделано правильно, набрав команду dir и нажав Enter . Вы должны увидеть, что в текущем каталоге (вашем рабочем каталоге) находятся файлы hello.asm и prompt.bat :
Примечание для тех, кто никогда прежде не работал с командной строкой. Взаимодействие с ней устроено следующим образом: командная строка выводит приглашение (в примере выше это C:\work> ), далее пользователь вводит команду (выше — dir ) и нажимает клавишу Enter , после чего на экране появляется вывод команды, то есть результат ее работы.
Для запуска программы требуется ее оттранслировать. Первый шаг — запуск ассемблера MASM, который построит по исходному тексту програмы объектный файл:
Аргумент /c инструктирует ассемблер выполнить только трансляцию в объектный файл, без компоновки (которую мы выполним чуть позже). Аргумент /coff указывает формат объектного файла — COFF (Common Object File Format).
В рабочем каталоге появится файл hello.obj . Запустите компоновщик:
Аргумент /subsystem:console говорит компоновщику, что нужно построить консольное Windows-приложение.
В рабочем каталоге появится файл hello.exe . Это исполняемый файл, который уже можно запустить:
Как это устроено
Командный файл prompt.bat запускает окно командной строки и задает переменные окружения так, чтобы программы ml и link были доступны без указания пути к ним, а пути к include- и lib-файлам MASM также были известны.
Пути заданы жестко, поэтому и требовалось распаковать архив в строго определенный каталог.
Командный файл для упрощения запуска
Когда вам надоест каждый раз набирать три команды для трансляции и запуска программ, создайте такой командный файл (назвать его можно, например, mkr.bat — то есть make/run):
Использовать его можно будет следующим образом:
Несколько комментариев по устройству этого командного файла:
Команда @echo off отключает дублирование каждой исполняемой команды в окне командной строки.
Аргумент /nologo при вызове ассемблера и компоновщика убирает строчку “Copyright (C) Microsoft”, захламляющую экран.
%1 меняется на аргумент, который передан командному файлу, то есть имя программы на ассемблере (выше — hello.asm ).
n1 меняется на тот же аргумент, но без расширения (выше — hello ).
Связка && выполняет очередную команду, только если предыдущая завершилась успешно. В случае ошибок трансляции ваша программа запущена не будет.
Файл mkr.bat можно или копировать в каждый каталог, где вы планируете размещать исходные тексты программ на ассемблере, или поместить его в каталог C:\masm32\bin , и тогда выполнять его будет можно из любого каталога, при условии, что вы запустили командную строку при помощи prompt.bat .
То, что получилось в итоге — это простейшая система программирования, состоящая из транслятора (ассемблера MASM), текстового редактора (Notepad2 или иного, если вы его предпочли) и примитивной системы сборки на единственном командном файле.
Несмотря на простоту этой системы, она основывается на тех же общих принципах, что и более сложные системы программирования. Подробнее с этим вы сможете познакомиться на втором курсе.
Читайте также: