【汇编语言】[BX]和loop指令（一）—— 初识[BX]和loop指令

前言

📌 汇编语言是很多相关课程（如数据结构、操作系统、微机原理）的重要基础。但仅仅从课程的角度出发就太片面了，其实学习汇编语言可以深入理解计算机底层工作原理，提升代码效率，尤其在嵌入式系统和性能优化方面有重要作用。此外，它在逆向工程和安全领域不可或缺，帮助分析软件运行机制并增强漏洞修复能力。 本专栏的汇编语言学习章节主要是依据王爽老师的《汇编语言》来写的，和书中一样为了使学习的过程容易展开，我们采用以8086CPU为中央处理器的PC机来进行学习。

1. 概念引入

1.1 [bx]和内存单元的描述

[bx]是什么呢？

和[0]有些类似，[0]表示内存单元，它的偏移地址是0。比如在下面的指令中(但是注意这个是在 Debug 中使用的方式)：

1.1.1 示例1

mov ax, [0]

将一个内存单元的内容送入 ax，这个内存单元的长度为2字节(字单元)，存放一个字，偏移地址为0，段地址在ds中。

1.1.2 示例2

mov al, [0]

将一个内存单元的内容送入al，这个内存单元的长度为1字节(字节单元)，存放一个字节，偏移地址为0，段地址在ds中。

要完整地描述一个内存单元，需要两种信息：①内存单元的地址;②内存单元的长度（类型）。

用[0]表示一个内存单元时，0表示单元的偏移地址，段地址默认在ds中，单元的长度（类型）可以由具体指令中的其他操作对象（比如说寄存器）指出。

[bx]同样也表示一个内存单元，它的偏移地址在bx中，比如下面的指令:

1.1.3 示例3

mov ax, [bx]

将一个内存单元的内容送入ax，这个内存单元的长度为2字节(字单元)，存放一个字，偏移地址在bx中，段地址在ds中。

1.1.4 示例4

mov al, [bx]

将一个内存单元的内容送入 al，这个内存单元的长度为1字节(字节单元)，存放一个字节，偏移地址在bx中，段地址在ds中。

1.2 loop

英文单词“loop”有循环的含义，显然这个指令和循环有关。

我们在这一章的学习中，会讲解[bx]和 loop 指令的应用、意义和相关的内容。

1.3 描述性的符号：“()”

为了描述上的简洁，在以后的内容中，我们将使用一个描述性的符号“()”来表示一个寄存器或一个内存单元中的内容。

比如:

1. (ax)表示 ax 中的内容、(al)表示 al 中的内容;
2. (20000H)表示内存20000H单元的内容（括号中的是内存单元的地址为物理地址）;
3. ((ds)*16+(bx))表示：ds 中的内容为 ADR1，bx中的内容为 ADR2，内存 ADR1*16+ADR2 单元的内容。也可以理解为：ds中的ADR1作为段地址，bx中的ADR2作为偏移地址，内存ADR1:ADR2 单元的内容。

❗注意，“()”中的元素可以有3种类型: ①寄存器名;②段寄存器名;③内存单元的物理地址(一个 20位数据)。

比如：

(ax)、(ds)、(al)、(cx)、(20000H)、((ds)*16+(bx))等是正确的用法;

(2000:0)、((ds):1000H)等是不正确的用法。

“(X)”所表示的数据有两种类型：①字节;②字。

是哪种类型由寄存器名或具体的运算决定，比如:

• (al)、(bl)、(cl)等得到的数据为字节型；
• (ds)、(ax)、(bx)等得到的数据为字型。
• (al)=(20000H)，则(20000H)得到的数据为字节型；
• (ax)=(20000H)，则(20000H)得到的数据为字型。

1.4 约定符号idata表示常量

我们在 Debug 中写过类似的指令：mov ax,[0]，表示将 ds:0处的数据送入 ax中。

指令中，在“[…]”里用一个常量 0表示内存单元的偏移地址。以后，我们用 idata 表示常量。比如:

mov ax,[idata]：代表mov ax,[l]、mov ax,[2]、mov ax,[3]等

mov bx,idata：代表mov bx,1、mov bx,2、mov bx,3等

mov ds,idata：代表mov ds,1、mov ds,2等，它们都是非法指令。

2. [BX]

看一看下面指令的功能。

2.1 示例1

mov ax, [bx]

功能：bx中存放的数据作为一个偏移地址EA，段地址SA默认在ds中，将SA:EA处的数据送入 ax中。即：(ax)=((ds)*16+(bx))。

2.2 示例2

mov [bx], ax

功能：bx中存放的数据作为一个偏移地址EA，段地址SA默认在ds中，将ax中的数据送入内存SA:EA 处。即：((ds)*16+(bx))=(ax)。

2.3 问题

程序和内存中的情况如下图所示，写出程序执行后，21000H-21007H单元中的内容。

思考后看分析。

注意，imc bx的含义是bx中的内容加1，比如下面两条指令:

mov bx, 1
inc bx

执行后，bx=2。

2.4 问题分析与解答

（1）先看一下程序的前3条指令:

mov ax, 2000H
mov ds, ax
mov bx, 1000H

这3条指令执行后，ds=2000H，bx=1000H。

（2）接下来，第4条指令:

mov ax, [bx]

指令执行前：ds=2000H，bx=1000H，则mov ax, [bx]将把内存2000:1000处的字型数据送入ax中。该指令执行后，ax=00beH。

（3）接下来，第5、6条指令:

inc bx
inc bx

这两条指令执行前 bx=1000H，执行后bx=1002H。

（4）接下来，第7条指令:

mov [bx], ax

指令执行前：ds=2000H，bx=1002H，则mov [bx], ax将把ax中的数据送入内存2000:1002处。指令执行后，2000:1002单元的内容为BE，2000:1003单元的内容为00。

（5）接下来，第8、9条指令:

inc bx
inc bx

这两条指令执行前 bx=1002H，执行后bx=1004H。

（6）接下来，第10条指令:

mov [bx], ax

指令执行前：ds=2000H，bx=1004H，则mov [bx], ax将把ax中的数据送入内存2000:1004处。指令执行后，2000:1004单元的内容为BE，2000:1005单元的内容为00。

（7）接下来，第11条指令:

inc bx

这条指令执行前 bx=1004H，执行后bx=1005H。

（8）接下来，第12条指令:

mov [bx], al

指令执行前：ds=2000H，bx=1005H，则mov [bx], al将把al中的数据送入内存2000:1005处。指令执行后，2000:1005单元的内容为 BE。

（9）接下来，第13条指令:

inc bx

这条指令执行前 bx=1005H，执行后bx=1006H。

（10）接下来，第14条指令:

mov [bx], al

指令执行前：ds=2000H，bx=1006H，则mov [bx]，al将把al中的数据送入内存 2000:1006处。指令执行后，2000:1006单元的内容为 BE。

所有程序执行后，内存中的情况如下图所示。

3. Loop指令

3.1 基本用法介绍

loop指令的格式是：loop 标号。

CPU执行loop指令的时候，要进行两步操作：

①(cx)=(cx)-1;

②判断cx中的值，不为零则转至标号处执行程序，如果为零则继续向下执行。

从上面的描述中，可以看到，cx中的值影响着loop指令的执行结果。通常（注意，我们说的是通常）我们用loop指令来实现循环功能，cx中存放循环次数。

这里讲解loop指令的功能，关于loop指令如何实现转至标号处的细节，将在后面的内容中讲解。下面我们通过一个程序来看一下loop 指令的具体应用。

3.2 任务1：编程计算 2^2，结果存在ax中

分析：设(ax)=2，可计算(ax)=(ax)*2，最后(ax)中为 2^2 的值。N*2 可用 N+N 实现，程序如下。

assume cs:code

code segment
	mov ax，2
	add ax, ax
	
	mov ax,4c00h
	int 2lh
code ends

end

3.3 任务2：编程计算 2^3

分析：2^3=2*2*2，若设(ax)=2，可计算(ax)=(ax)*2*2，最后(ax)中为 2^3 的值。N*2可用 N+N 实现，程序如下。

assume cs:code

code segment
	mov ax，2
	add ax, ax
	add ax, ax
	
	mov ax,4c00h
	int 2lh
code ends

end

3.4 任务3：编程计算 2^12

分析：2^12=2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2，若设(ax)=2，可计算(ax)=(ax)*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2,最后(ax)中为 2^12 的值。N*2 可用 N+N 实现，程序如下。

assume cs:code

code segment
	mov ax，2
	;做11次add ax, ax
	
	mov ax,4c00h
	int 2lh
code ends

end

可见，按照我们的算法，计算 2^12需要11条重复的指令 add ax,ax。我们显然不希望这样来写程序，这里，可用loop来简化我们的程序。

3.5 改进后的程序

assume cs:code

code segment
	mov ax，2
	
	mov cx, 11
s:  add ax, ax
	loop s
	
	mov ax,4c00h
	int 2lh
code ends

end

下面分析一下这个程序。

3.5.1 标号

在汇编语言中，标号代表一个地址，上面的程序中有一个标号s。它实际上标识了一个地址，这个地址处有一条指令：add ax, ax。

3.5.2 loop s

CPU执行loop s的时候，要进行两步操作:

1. (cx)=(cx)-1;
2. 判断cx中的值，不为0则转至标号s所标识的地址处执行（这里的指令是add ax,ax），如果为零则执行下一条指令（下一条指令是 mov ax, 4c00h）。

3.5.3 循环指令的执行

以下3条指令

	mov cx, 11
s:  add ax, ax
	loop s

执行loop s时，首先要将(cx)减1，然后若(cx)不为0，则向前转至s处执行 add ax, ax。所以，可以利用 cx 来控制 add ax, ax 的执行次数。

下面我们详细分析一下这段程序的执行过程，从中体会如何用cx和loop s相配合实现循环功能。

（1）执行 mov cx, 11，设置(cx)=11;

（2）执行 add ax, ax(第1次);

（3）执行 loop s将(cx)减1，(cx)=10，(cx)不为0，所以转至s处;

（4）执行 add ax, ax(第2 次);

（5）执行 loop s将(cx)减1，(cx)=9，(cx)不为0，所以转至s处;

（6）执行 add ax, ax(第3 次);

（7）执行 loop s将(cx)减1，(cx)=8，(cx)不为0，所以转至s处;

（8）执行 add ax, ax(第4次);

（9）执行 loop s将(cx)减1，(cx)=7，(cx)不为0，所以转至s处；

（10）执行 add ax, ax(第5次);

（11）执行loop s将(cx)减1，(cx)=6，(cx)不为0，所以转至s处;

（12）执行 add ax, ax(第6次);

（13）执行 loop s将(cx)减1，(cx)=5，(cx)不为0，所以转至s处;

（14）执行 add ax, ax(第7次);

（15）执行 loop s将(cx)减1，(cx)=4，(cx)不为0，所以转至s处;

（16）执行 add ax, ax(第8次);

（17）执行loop s将(cx)减1，(cx)=3，(cx)不为0，所以转至s处;

（18）执行 add ax, ax(第9次);

（19）执行 loop s将(cx)减1，(cx)=2，(cx)不为0，所以转至s处;

（20）执行 add ax, ax(第 10 次);

（21）执行 loop s将(cx)减1，(cx)-1，(cx)不为0，所以转至s处;

（22）执行 add ax, ax(第11次);

（23）执行loop s将(cx)减1，(cx)=0，(cx)为0，所以向下执行。(结束循环)

从上面的过程中，我们可以总结出用cx和loop指令相配合实现循环功能的3个要点： （1）在cx中存放循环次数; （2）loop指令中的标号所标识地址要在前面; （3）要循环执行的程序段，要写在标号和loop 指令的中间。

用cx和loop指令相配合实现循环功能的程序框架如下。

mov cx, 循环次数
s:
	循环执行的程序段
	loop s

3.6 问题一及分析与解答

编程，用加法计算123*236，结果存在ax中。思考后看分析。

分析： 可用循环完成，将123加236 次。可先设(ax)=0，然后循环做236次(ax)=(ax)+123 程序如下。 程序：

assume cs:code

code segment
	mov ax, 0
	mov cx, 236
s:  add ax, 123
	loop s
	
	mov ax，4c00h
	int 2lh
code ends

end

3.7 问题二及分析与解答

改进问题一答案的程序，提高123*236的计算速度。思考后看分析。

分析：

之前的程序做了236次加法，我们可以将236加123次。可先设(ax)=0，然后循环做123 次(ax)=(ax)+236，这样可以用123次加法实现相同的功能。

结语

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