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数据类型

这是ARM汇编基础教程的第二篇，包含了数据类型和寄存器的相关知识。

和高级语言一样，ARM汇编语言支持对不同数据类型的操作。我们可以load（或store）的数据类型包括signed/unsigned words，halfwords或者bytes。我们用“-h”或“-sh”后缀表示half words，用“-b”或“-sb”表示bytes，无后缀默认表示words。有符号和无符号数据类型之间的区别有：
§ 有符号数可以表示正直和负值，所以范围较小；
§ 无符号数只能表示正值，所以范围更大。
下面是使用load和store指令操作不同类型数据的示例：

ldr = Load Word
ldrh = Load unsigned Half Word
ldrsh = Load signed Half Word
ldrb = Load unsigned Byte
ldrsb = Load signed Bytes
  
str = Store Word
strh = Store unsigned Half Word
strsh = Store signed Half Word
strb = Store unsigned Byte
strsb = Store signed Byte

字节序

在内存中有两种存储多字节数据的方式，大端序和小端序。这两种方式的差异是数据存储时的字节顺序不同。在以小端序存储数据的设备中（如x86），位权低（个位的位权比十位低）的字节存储在低地址（地址值小的地址）。在以大端序存储数据的设备上，位权高的字节存储在低地址。上一篇我们提到过，ARM架构在ARMv3之前是小端序的，在那之后，ARM处理器可以通过硬件配置在大小端之间切换。以ARMv6为例，指令是固定的以小端序存储的，而内存数据的读取方式可以通过控制程序状态寄存器CPSR的第9位实现在大端和小端之间切换。

ARM寄存器

ARM处理器的寄存器个数与ARM指令集版本有关。根据ARM手册，除了基于ARMv6-M和ARMv7-M的处理器，其它的ARM处理器都有30个32 bit的通用寄存器。前17个（原文是16个，我觉的可能是作者犯的off-by-one错误，如果理解有误，请高手指正）寄存器是在用户模式下可访问的，其它的寄存器只有在特定的运行模式下才可以访问（ARMv6-M和ARMv7-M除外，它们的架构有一些差异，有兴趣的话可以单独去学习）。在这篇教程中，我们将关注那些可以在任何运行模式下被访问的寄存器：r0~r15还有CPSR。这16个寄存器可以被分为两组：通用寄存器和专用寄存器。

下面这张表将ARM的寄存器和x86寄存器做了一个简单类比：

R0~R12（R12的使用要慎重）:R0~R12是通用寄存器（R12已经不完全是了），它们可以在常规操作中使用，来存储临时变量或地址。习惯上，R0常在算数运算中作为累加器，或者存储函数的返回地址。R7常用于存储系统调用号。R11常作为栈帧指针来标记函数栈帧的边界。此外，ARM的函数调用约定规定，函数的前四个参数存储在寄存器r0~r3中。

R13：R13是堆栈指针（SP，Stack Point）。它指向堆栈的顶部。堆栈是用来存储函数局部存储的一段内存，在函数返回时回收。堆栈指针通过减去我们要分配的空间大小，来分配堆栈上的空间。比如，我们要分配一个32 bit的空间，那么就令R13减4。

R14：R14是链接寄存器（LR，Link Register）。当进行函数调用时，链接寄存器被更新为调用函数指令的下一条指令的地址。这样做可以使程序在执行完子函数之后得以返回父函数。

R15：R15是程序计数器（PC，Program Counter）。在执行指令时，PC总是自动的增加，增加的大小等于正在执行指令的长度。这个长度在ARM架构下是固定的，ARM模式是4字节，Thumb模式是2字节。当执行分支指令时，PC被更新为目的地址。需要注意的是，由于RISC CPU流水线优化的原因，在执行期间，ARM模式下PC等于当前指令地址加8，Thumb模式下等于当前指令地址加4，也就是后移两条指令。这不同于x86的EIP寄存器，总是指向当前指令的下一条指令。

示例

.section .text
.global _start
_start:
 mov r0, pc
 mov r1, #2
 add r2, r1, r1
 bkpt

将上述代码保存为test.s文件，使用编译汇编代码[ubuntu16需要安装qemu]:

1
2
3

arm-linux-gnueabi-as test.s -o test.o
arm-linux-gnueabi-objdump -d test.o //查看汇编
arm-linux-gnueabi-ld test.o -o test

我们使用gdb远程调试(这里我用一个gdb的插件pwndbg)

gdb ./test
pwndbg> b _start
Breakpoint 1 at 0x10054
pwndbg> c

汇编指令

1.ldr 和mov的区别
mov只能传递寄存器之间的值
例如 mov r0,r1
ldr 传递内存地址里的值到寄存器
例如 ldr r1,[r3]
例如 ldr r0,[r1,#4]
这在0x86里都是mov负责的工作，现在被分工了
ldr伪指令可以当mov一样使用
例如 ldr r0,=ffff 操作数前加一个等号
操作数大小在mov指令范围内的话会自动编译成mov指令

2.str 和 ldr
str是传递寄存器里的值到内存地址中
例如 str r0,[r1] r0寄存器的值写入到r1所表示的内存地址里
这跟我们以往见到的汇编指令是相反的,第一个操作数是源操作数,第二个操作数是目标操作数,这里应该注意一下.
理解一str 是ldr反操作
对比 ldr r0,[r1] 和 str r0,[r1] 是相反的执行过程
理解二可以理解str为写内存 ldr 为读内存
这些在0x86里都是MOV 负责的工作，现在被分工了

3.stm和ldm 批量读写后面往往会跟着ia ib da db等等条件
i表示加4 d表示减4 a表示赋值后 b表示赋值前都是对应的英文单词的缩写
例子：
stmia r0!,{r1,R3,R5}
ia表示赋值后加4,也就是先存后增
产生的结果是：
r1存至r0
R3存至r0+4
R5存至r0+8
r0最后指向的地址是r0（初）+0xC
因为是先存后增，所以寄存器组存数据也是递增的，从r1递增取至R5
成对使用的取数据操作是：
ldmdb r0!,{r1,R3,R5}
这个时候r0指向的地址已经是r0（初）+0xC，先减后取，所以产生的结果是：
r0+8取至R5
r0+4取至R3
r0取至r1
这两句命令相当于保存和还原的操作类似PUSHAD POPAD的功能

4.跳转
B 无条件跳转指令对应JMP
mov pc ,xxxx 相当于B(PC 之前我们说了相当于EIP)
ldr pc,_xxxx往往都是异常处理
例如 ldr pc, _data_abort 数据异常
BEQ相等跳转指令对应JE
BL保存PC到LR再跳转相当于CALL
也就是 mov lr,pc 然后B
mov pc,lr 可以返回相当于retn
BLX和BX 中的X表示跳转切换指令集 arm和thumb

5.状态寄存器
我们看到很多指令后面跟个S
例如 adds 带s 表示影响状态寄存器

6.立即数前面要加#

7.SWP 后面跟B交换字节否则交换32位
SWP 指令举例如下
SWP R1,R1,[R0] 将R1 的内容与R0 指向的内存地址里的值交换
SWPB R1,R2,[R0] 将R0指向的内存地址里的值读取一字节数据到R1中(高 24位清零) 并将R2的内容写入到该内存单元中
实际上这个过程可以拆分成3句代码来赋值，相当于C++里的变量交换

8.异或 E0R 对应 XOR
lsl,lsr 左右移
例如 mov r0,r1,lsl #2 结果 r0=r1*4

9.Ball对应Call 省略成 BL Ball=B+All（条件）+保存LR

10.mvn 取反然后mov
例如 mvn r0,#0 结果 r0=ffffffff

汇编指令很多不是我们几天能够完全掌握的可以在逆向的学习过程中慢慢吸收
这里面只是给大家列举比较常用的一些指令而已