64位BASM学习随笔（一）



64位BASM学习随笔（一）

    Delphi的BASM一直是我最喜爱的内嵌汇编语言，同C/C++的内联汇编相比，它更方便，更具灵活性，由于C/C++的内联汇编仅仅能是或插入式的汇编代码，函数花括号背后隐藏的函数框架，限制了汇编代码的发挥，如不管有无參数和局部变量，总是有个栈框架，更烦人的是仅仅要你在函数中使用了esi,edi,ebx寄存器。就自己主动给你保存和恢复，使得这些寄存器没法在函数之间传递信息等。而Delphi的BASM能够是插入式的汇编代码，也但是全然的汇编方法。在全然的汇编方法下，怎么发挥就是自己的事了。
    Delphi XE2后就能够编写64位应用程序了，但我一直没时间试一下64位的BASM代码有无变化，春节前后抽时间研究了一下，发现64位的BASM变化还是非常大的，不仅仅是简单的寄存器位数更长的问题，而是整个BASM方法的框架（不仅仅是BASM。而是整个64位计算机应用程序框架）都发生了根本性的变化，从编敲代码代码的角度而言，这样的变化似乎比曾经16位程序向32位程序进阶时更大。
    一、64位BASM不支持插入汇编代码。仅仅能写纯BASM方法。如以下的代码是错误的：

function Test(v: Integer): Integer;
var
  i: Integer;
begin
  i := v * v;
  asm
    mov   eax, i
  end;
end;

    仅仅能这样写：

function Test(v: Integer): Integer;
asm
  mov   eax, v
  imul  eax, eax
end;

    二、64位BASM仅仅支持一种调用方式，不论你标明stdcall,pascal,cdecl与否，调用方式都是寄存器參数传递，清栈由调用方法负责（与cdecl相似）。

这样的变化不仅仅是BASM。好像整个64位程序都是这样。仅仅有一种调用方式。

stdcall,pascal,cdecl调用说明仅仅是对32位程序代码的兼容。不会报错。
    三、64位BASM数据类型除指针类型由32位进阶64位外，其他无变化。最经常使用的Integer、LongWord长度仍然是四字节（前几天据网上传，Delphi XE8的LongWord会改为64位）。
    四、64位寄存器的变化。
    1、寄存器长度增了一倍，由32位进阶为64位。eax,ebx,ecx,edx,esi,edi,ebp,esp等变为rax,rbx,rcx,rdx,rsi,rdi,rbp,rsp，当然e字头的寄存器照样能作32位寄存器使用，相同16位，8位寄存器也可使用。

    这里有一点是要特别注意的，而64位程序中，默认的操作数长度仍然是32位。仅仅有默认地址长度才是64位。这点同16位进阶32位有些不同，操作寄存器的低16位不会不会影响其高16位，而64位下，改变寄存器的低32位。会导致寄存器的高32位清零。如以下代码：

    mov   eax, edx
    shl   rax, 32
    mov   eax, edx

其本意是在rax中形成2个并行的32位数字。结果第三句代码导致rax高32位清零。使用or  eax, edx也是一样会导致高32位清零，仅仅有or  rax, rdx才是正确的（当然要保证rdx的高32位是零）。

    另外，操作64位地址也要注意。尽管64位程序的地址默认是64位。但使用相似[esi+edx]的32位地址操作也不会报错，相同操作结果好像也是正确的，但我觉得，应尽量避免这类代码。由于眼下看来似乎结果是正确的，主要是由于眼下应用程序能操作的数据长度没超过32位，假设以后随着硬件的变化，系统也会发生变化，一旦应用能使用的数据量大于32位。你的代码就有问题了。

还有地址的增减也是这样，不管32位还是64位代码，整数长度还是32位，假设增减地址的操作数是32位的。最好转换为64位，除非你能保证其是正数，如以下过程：

function Test(v: Integer): Integer;
asm

    push  rbx
    mov   eax, v
    add   rbx, rax

    .......

    pop   rbx

end;

參数v是32整数，直接用地址rbx去加就非常easy出问题，除非你能保证v不为负数。这里能够用cdqe或者使用movsxd  rax, v进行扩展。

    压栈push和出栈pop语句的操作数仅仅能是64位，如push  eax是错误的。

    2、通用寄存器多了r8 - r15等8个寄存器，在BASM方法内，r8 - r11可直接使用，而R12 - R15在使用时同rsi,rdi,rbx一样。应注意保存和恢复。r8 - r15是64位形式。也可表示为32位，16位和8位，如r8,r8d,r8w,r8b分别为64位，32位，16位和8位，并且64位坏境下，rsi, rdi,rbp,rsp也能够用sil,dil,bpl和spl操作低8位。r8 - r15不像rax,rbx,rcx,rdx几个通用寄存器有高低8位寄存器，并且曾经通用寄存器的高8位不能和r8 - r15寄存器使用在同一语句中，如mov  ah, r8b; mov  bh, [r8]等都是错误的。

    3、XMM寄存器也多了8个，依次为xmm8 - xmm15，只是，xmm6 - xmm15在使用时应注意保存和恢复（xmm6,xmm7在32位代码中是不须要保护的）。保存SSE寄存器非常麻烦。它不能像常规寄存器使用压栈和出栈语句。但BASM中有一个savenv伪指令非常方便（我不知道这是BASM独有的，还是其他汇编共同拥有的），如.savenv  xmm7（注意savenv前有个点），Delphi编译器就会在BASM方法中加上保护和恢复xmm7寄存器的语句。

    四、64位BASM方法默认參数传递的变化。不管是32位还是64位BASM方法，默认都使用寄存器传递參数。不同的是32位BASM是前3个參数非浮点数參数使用寄存器传递。从形參左边開始，依次是ecx,edx,ecx，浮点数參数和三个以上非浮点数參数使用栈传递；而64位BASM是前4个參数使用寄存器传递。假设是非浮点数參数。从形參左边開始。依次为rcx,rdx,r8,r9。浮点数则使用xmm0 - xmm3传递。在32位方法中。前3个參数中间夹着浮点数时，寄存器參数会顺延。如方法：

    function Test(v1, v2: Integer; v3: double; v4: Integer): double;

    asm

       fld     v3

    end;

寄存器使用：eax=v1,edx=v2,[ebp+8]=v3,ecx=v4，这里ecx是顺延的。

而64位方法中不顺延。不论是否浮点数。寄存器的位置是不改变的，如以下的方法：

    procedure Test(v1, v2: Integer; v3: double; v4, v5: Int64);

    asm

    end;

寄存器使用：ecx=v1,edx=v2,xmm2=v3,r9=v4,[rsp+28h]（无框架）或者[rsp+30h]（有框架）=v5。假设v3是非浮点数。寄存器应该是r8，这里用xmm2表示浮点数參数。r8寄存器没有顺延。相同v3没有使用xmm0，而是严格按位置參数位置安排xmm2。至于參数v5则是使用栈传递的。至于其栈中偏移位置是28h或30h，而不是8和16的原因后面在专门谈及。

    五、64位BASM返回值的变化。64位的BASM方法的返回值也有些变换。常规的返回值还是eax或rax，最明显的是能够用rax返回64位整数类型。而不必使用edx:eax返回了。浮点数的返回值是变化最大的。如前面32位Test函数代码是使用fld  v3通过80x87寄存器来传递的，这句代码用在64位BASM函数中就是错误的。由于64位函数返回浮点数不再使用80x87寄存器。而是使用SSE寄存器xmm0。所以64位代码仅仅能是相似movaps  xmm0, v3或者直接movaps  xmm0, xmm2。

    另一种特殊的返回值。如以下的方法，返回一个TRect类型：

function GetRect(Left, Top, Right, Bottom: Integer): TRect;
asm

// 32位代码：

    push  ebx

    mov   ebx, Result // 或者mov  ebx, [ebp+8]

    mov   [ebx].TRect.Left, eax

    mov   [ebx].TRect.Top, edx

    mov   [ebx].TRect.Right, ecx

    mov   eax, Bottom // 或者mov  eax, [ebp+12]

    mov   [ebx].TRect.Bottom, eax

    pop    ebx

// 64位代码：
    mov   [rcx].TRect.Left, edx
    mov   [rcx].TRect.Top, r8d
    mov   [rcx].TRect.Right, r9d
    mov   eax, Bottom
    mov   [rcx].TRect.Bottom, eax

end;

通过对照能够看出，对于这样的结构形式的返回值。假设是小于或等于通用寄存器的偶数字节结构使用eax或rax返回，这一点32位和64位代码都是相同的。而其他结构返回值就不同了，32位代码用最后一个參数（本例是栈參数）。而64位代码则是用第一个參数。即rcx来传递结构地址的。以下是一个调用BASM过程样例：

procedure Test;
var
  r: TRect;
asm
    .params 5

    // r := GetRect(1, 2, 3, 4)
    lea   rcx, r
    mov   edx, 1
    mov   r8d, 2
    mov   r9d, 3
    mov   [rbp+20h], 4
    call  GetRect
end;

用来传递第一个參数的寄存器rec被返回值占用了，或者说，这样的结构返回值是作为第一个參数传递的。前面的GetRect函数实际上是以下的形式的变形：

procedure GetRect(var r: TRect; Left, Top, Right, Bottom: Integer);

    在调用样例过程中，有一个伪指令.params用来自己主动分配參数内存空间。而參数Bottom也是使用栈传递的。但并没有使用压栈指令，详细原因涉及64位函数架构。比較复杂，由于今天时间不早了，明天继续。。。。。

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