如何使用 Visual C++ 的内联汇编程序插入重复的 NOP 语句？

Question

使用 Microsoft 编译器的 Visual C++ 允许我们使用以下方式定义内联汇编代码：

__asm {
    nop
}

我需要的是一个宏，它可以将这样的指令乘以 n 次，例如：

ASM_EMIT_MULT(op, times)

例如：

ASM_EMIT_MULT(0x90, 160)

这可能吗？我该怎么做？

Answer 1

使用 MASM，这很容易做到。安装的一部分是一个名为 listing.inc 的文件（因为现在每个人都将 MASM 作为 Visual Studio 的一部分，所以它将位于您的 Visual Studio 根 directory/VC/include 中）。此文件定义了一系列 npad 宏，这些宏采用单个 size 参数并扩展为适当的非破坏性 "padding" 操作码序列。如果你只需要一个字节的填充，你可以使用明显的 nop 指令。但是，英特尔实际上建议使用 other non-destructive opcodes of the appropriate length, as do other vendors，而不是使用一长串 nop 直到达到所需的长度。这些预定义的 npad 宏使您无需记住 table，更不用说使代码更具可读性了。

不幸的是，内联汇编不是一个全功能的汇编器。有很多缺失的东西是您希望在像 MASM 这样的真正的汇编程序中找到的。宏 (MACRO) and repeats (REPEAT/REPT) 属于缺失的部分。

然而，ALIGN directives are available in inline assembly. These will generate the required number of nops or other non-destructive opcodes to enforce alignment of the next instruction。使用它非常简单。这是一个非常愚蠢的例子，我在其中使用了工作代码并随机添加了 aligns:

unsigned long CountDigits(unsigned long value)
{
   __asm
   {
      mov    edx, DWORD PTR [value]
      bsr    eax, edx
      align  4
      xor    eax, 1073741792
      mov    eax, DWORD PTR [4 * eax + kMaxDigits+132]
      align  16
      cmp    edx, DWORD PTR [4 * eax + kPowers-4]
      sbb    eax, 0
      align  8
   }
}

这会生成以下输出（MSVC 的程序集列表使用 npad x，其中 x 是字节数，就像您在 MASM 中编写的那样）：

PUBLIC CountDigits
_TEXT SEGMENT
_value$ = 8
CountDigits PROC
    00000 8b 54 24 04        mov   edx, DWORD PTR _value$[esp-4]
    00004 0f bd c2           bsr   eax, edx
    00007 90                 npad  1       ;// enforcing the "align 4"
    00008 35 e0 ff ff 3f     xor   eax, 1073741792
    0000d 8b 04 85 84 00     
          00 00              mov   eax, DWORD PTR _kMaxDigits[eax*4+132]
    00014 eb 0a 8d a4 24     
          00 00 00 00 8d     
          49 00              npad  12      ;// enforcing the "align 16"
    00020 3b 14 85 fc ff     
          ff ff              cmp   edx, DWORD PTR _kPowers[eax*4-4]
    00027 83 d8 00           sbb   eax, 0
    0002a 8d 9b 00 00 00     
          00                 npad  6       ;// enforcing the "align 8"
    00030 c2 04 00           ret   4
CountDigits ENDP
_TEXT   ENDS

如果您实际上不想强制对齐，而只是想插入任意数量的 nops（也许作为以后热补丁的填充物？），那么您可以使用 C 宏来模拟效果：

#define NOP1   __asm { nop }
#define NOP2   NOP1  NOP1
#define NOP4   NOP2  NOP2
#define NOP8   NOP4  NOP4
#define NOP16  NOP8  NOP8
// ...
#define NOP64  NOP16 NOP16 NOP16 NOP16
// ...etc.

然后根据需要添加代码：

unsigned long CountDigits(unsigned long value)
{
   __asm
   {
      mov   edx, DWORD PTR [value]
      bsr   eax, edx
      NOP8
      xor   eax, 1073741792
      mov   eax, DWORD PTR [4 * eax + kMaxDigits+132]
      NOP4
      cmp   edx, DWORD PTR [4 * eax + kPowers-4]
      sbb   eax, 0
   }
}

产生以下输出：

PUBLIC CountDigits
_TEXT SEGMENT
_value$ = 8
CountDigits PROC
  00000 8b 54 24 04      mov   edx, DWORD PTR _value$[esp-4]
  00004 0f bd c2         bsr   eax, edx
  00007 90               npad  1     ;// these are, of course, just good old NOPs
  00008 90               npad  1
  00009 90               npad  1
  0000a 90               npad  1
  0000b 90               npad  1
  0000c 90               npad  1
  0000d 90               npad  1
  0000e 90               npad  1
  0000f 35 e0 ff ff 3f   xor   eax, 1073741792
  00014 8b 04 85 84 00
        00 00            mov   eax, DWORD PTR _kMaxDigits[eax*4+132]
  0001b 90               npad  1
  0001c 90               npad  1
  0001d 90               npad  1
  0001e 90               npad  1
  0001f 3b 14 85 fc ff
        ff ff            cmp   edx, DWORD PTR _kPowers[eax*4-4]
  00026 83 d8 00         sbb   eax, 0
  00029 c2 04 00         ret   4
CountDigits ENDP
_TEXT ENDS

或者，更酷的是，我们可以使用一些模板元编程魔法在 style 中获得相同的效果。只需定义以下模板函数及其特化（防止无限递归很重要）：

template <size_t N> __forceinline void npad()
{
    npad<N-1>();
    __asm  { nop }
}
template <> __forceinline void npad<0>()  { }

并像这样使用它：

unsigned long CountDigits(unsigned long value)
{
   __asm
   {
      mov   edx, DWORD PTR [value]
      bsr   eax, edx
   }
   npad<8>();
   __asm
   {
      xor   eax, 1073741792
      mov   eax, DWORD PTR [4 * eax + kMaxDigits+132]
   }
   npad<4>();
   __asm
   {
      cmp   edx, DWORD PTR [4 * eax + kPowers-4]
      sbb   eax, 0
   }
}

这将在所有优化的构建中产生所需的输出（与上面的完全相同）——无论您是针对大小 (/O1) 还是速度 (/O2) 进行优化——...但不在调试版本中。如果您在调试版本中需要它，您将不得不求助于 C 宏。 :-(

Answer 2

基于 Cody Gray Answer 和使用模板递归和内联或 forceinline 进行元编程的代码示例，如之前的代码所述

template <size_t N> __forceinline void npad()
{
    npad<N-1>();
    __asm  { nop }
}
template <> __forceinline void npad<0>()  { }

如果不设置一些选项，它将无法在 visual studio 上运行，并且不能保证它会运行

Although __forceinline is a stronger indication to the compiler than __inline, inlining is still performed at the compiler's discretion, but no heuristics are used to determine the benefits from inlining this function.

您可以在此处阅读更多相关信息 https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/error-messages/compiler-warnings/compiler-warning-level-4-c4714?view=vs-2019

如何使用 Visual C++ 的内联汇编程序插入重复的 NOP 语句？

How can I insert repeated NOP statements using Visual C++'s inline assembler?

x86

assembly

inline-assembly

visual-studio

cl