call指令和ret指令【笔记+详解】

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call指令和ret指令【笔记】

1 引子

   在高级语言中，常有主程序调用其他子程序，子程序还可以调用子程序…，比如在C语言中，在main主函数里调用cube函数，该函数被执行完后返回main函数，然后程序继续往下执行，如下：

#include <stdio.h>
int main(){
    int cube();//函数的声明
    int a = cube();//调用函数
    ...
    return 0;
}
//定义函数
int cube(){
    printf("hello");
    return 10;
}

  在汇编语言中也有类似的这种机制，能实现主程序调用子程序。这就要使用call和ret汇编指令

2 call和ret的简单运用

2.1功能简述：
  call指令可以实现调用一个子程序，在子程序里使用ret指令结束子程序的执行并返回主程序（类比C语言中的main函数调用cube函数进行理解），主程序继续往下执行。

2.2指令格式：

• call 标号 或者call far 标号
• ret 或者 ret n

2.3标号位数：

• 16位位移=”标号所在偏移地址“ - call指令的下一条指令的偏移地址
• 16位位移的范围"-32768~32767"，补码表示

2.4示例：（”;“符号是8086汇编的注释符）

...
mov ax,0
call s     ;s是标号，执行call后，执行s标号所在的子程序
mov ax,4c00h
int 21h

s:add ax,1             ;标号所在子程序
  mov bx,10
  ret                        ;子程序执行完后，返回主程序

3 call指令本质含义详解

3.1实质：call指令是一个流程转移指令，就是让程序执行的顺序发生短暂的改变，去执行别处地址上的指令，遇到ret指令后再回到原来的地方继续往下顺序执行，本质和jmp大同小异，区别是在jmp基础上增加了程序回到原来跳转处的功能。

3.2call执行步骤：（cpu执行call指令）

• 第一步：将当前的ip或者cs和ip压入栈中。即跳转前保存call指令的下一条指令的首地址
• 第二步：转移到标号处执行子程序。即修改ip或者cs和ip里的内容（对比jmp详解篇理解）

第一步分析：
先看一个汇编源程序

assume cs:code,ss:stack
stack segment
    db 8 dup (0)
stack ends
code segment
start:    mov ax,stack
        mov ss,ax
        mov sp,8
        call s
        mov ax,0
        mov ax,4c00h
        int 21h
    s:    mov bx,0
        add bx,1
        ret
code ends
end start

编译后对应的机器码和汇编指令

知道call指令的下一条指令的偏移地址是000B，即取call指令完后ip的内容就为000B，紧接着执行call指令，由第一步知晓执行call指令时，当前的ip或者cs和ip压入栈中。
（备注：cpu执行一条指令分为两步(t命令)：1.取指令、2.执行指令）
我们再来看一下执行call指令之前栈段里的内存情况

此时栈里发现有数据（p指针左边的一个字的数据是”01A3“，这个数当作随机数处理）先不管这些数据，我们看到ip的值为”0008“，到目前为止只是执行call指令之前的代码，并未对栈里添加数据。接下来我们执行call指令，然后再观察栈顶数据，如下

发现栈顶的数据已经变为000B（这地址是call指令的下一条指令首地址，上文提到过），可能会想入栈的数据不是执行call指令时，当前的ip(图2中绿色划线)或者cs:ip(这里不讨论该种情况)的内容吗？，但别忘了，执行一条指令后，本该就要执行下一条指令（即ip=ip+指令长度，所对应的指令的，它就是call的下一条指令，因此ip变为000B），ip自增后发现执行的是call指令，然后进行第一步的入栈操作。（call指令还未完全执行）

接着分析第二步：
  此时ip=000B，按理来说要执行ip=000B处的指令，但call指令的目的不就是使指令跳转吗，因此它还要修改ip为目的地的偏移地址，所以ip=0013(标号或目的地所在的偏移地址)。从而call指令实现，当前地址的保存（实质是下一条指令的首地址入栈）和程序的跳转。

4 ret指令

  理解call指令，ret指令就很容易明白，执行ret指令时，会把栈中原先存入的地址出栈，并送入到ip寄存器里，ret指令等价于”pop ip“的效果（没有pop ip这样的指令，是非法的）

5 总结及汇编环境资源

指令格式示例call 标号-仅仅修改ip，修改范围一个字call 16位寄存器-等价于call 标号call far ptr 标号-同时修改cs和ip，段间转移(调用子程序)，先把cs入栈再把ip入栈call word ptr 内存单元地址-仅修改ip，段内转移，例如：… ptr ds:[idata]call dword ptr 内存单元地址-同时修改cs和ip，段间转移，先把cs入栈再把ip入栈，例如：…ptr ds:[idata]会把以idata为起始地址，长度为两个字的内存单元取出来，低地址的字单元存放偏移地址，高地址的字单元存放段地址。ret-把原先压入栈的ip内容进行出栈，并送入ip中，等价于pop ipretf-把原先压入栈的cs和ip出栈，同时修改ip和cs，先修改出栈ip再出栈cs，等价于：
– pop ip
– pop csret n- n是任意取的数字，一般n为栈中除开ip或者cs和ip数据外的其他数据占用的字节单元数，表示忽略栈中的数据，把栈顶指针移动到栈底。
（备注：没有pop ip这样的指令，是非法的，笔记中仅是为了方便理解而使用）

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