如何简化将数据地址粘贴到机器代码中的直接字段的算法？
How to simplify algorithm of pasting addresses of data to immediate fields in machine code?
在开发我的汇编程序时我遇到了一个问题。在汇编语言中，我们可以定义数据值（例如 msg db 'Hi'）并将该数据的地址粘贴到任何地方，甚至可以在该数据之上。然而，当汇编代码时，汇编程序不知道数据的地址，直到没有处理那些数据的行。
当然，汇编程序可以记住我们使用定义数据地址的机器代码地址，并在处理代码后将记住的地址中的值替换为我们数据的地址。但是，如果我们在 2 字节地址（例如 01 F1）中定义数据，汇编程序会将记住的地址中的 1 个字节替换为 2 个字节的地址（01 F1），因此立即字段大小将更改（imm8 -> imm16）和汇编程序应在同一地址重写指令（更改操作码中的位 w 和 s，并可能设置前缀 0x66）。如果汇编程序将设置前缀 0x66 并且我们的数据定义在此指令之后，则应重写立即字段字节（递增地址值）。
算法说明：
以下代码：
mov dh, 09h
add dx, msg
;...
msg db 'Hello$'
将按照以下原则组装：
- 正在准备代码：
Comment : |===> Remember address of this byte (0x0004)
Comment : | ADD DX,MSG |
Address : 0000 0001 |0002 0003 0004| ... 01F1 01F2 01F3 01F4 01F5 01F6
Code : B4 09 | 83 C2 00 | ... 48 65 6C 6C 6F 24
Comment : ---------------- H e l l o $
- 在记住的地址中重写代码：
Comment : |=============|-This address (msg)
Comment : | ADD DX,01F1 | v
Address : 0000 0001 |0002 0003 0004 0005| ... 01F2 01F3 01F4 01F5 01F6 01F7
Code : B4 09 | 83 C2 F1 01 | ... 48 65 6C 6C 6F 24
Comment : --------------------- H e l l o $
- 重写指令的操作码
83h -> 81h（10000011b -> 10000001b：位s=0）：
Comment : |=============|-This address (msg)
Comment : | ADD DX,01F1 | v
Address : 0000 0001 |0002 0003 0004 0005| ... 01F2 01F3 01F4 01F5 01F6 01F7
Code : B4 09 | 81 C2 F1 01 | ... 48 65 6C 6C 6F 24
Comment : --------------------- H e l l o $
- 将数据的新地址写入立即字段(
0x01F2):
Comment : |=============|-This address (msg)
Comment : | ADD DX,01F2 | v
Address : 0000 0001 |0002 0003 0004 0005| ... 01F2 01F3 01F4 01F5 01F6 01F7
Code : B4 09 | 81 C2 F2 01 | ... 48 65 6C 6C 6F 24
Comment : --------------------- H e l l o $
我觉得这个算法很难。是否可以简化它？
如果汇编器没有发出平面二进制文件（即也是 linker），汇编器必须假设符号地址可能是 2 个字节，因为最终的绝对地址不会是直到 link 时间，汇编程序完成后才知道。 （所以它将只留下 space 一个 2 字节地址和一个重定位供 linker 填写）。
但是如果你直接组装成一个扁平的二进制文件并想做这个优化，大概你会用开始小的算法把它当作分支位移来对待，然后做多遍优化直到一切fits. 实际上，您会将此作为查看 jmp/jcc rel8 与 jmp/jcc rel16 的相同传球的一部分。 （Why is the "start small" algorithm for branch displacement not optimal? - 如果你没有像 align 8 这样的东西，它是最佳的，否则在某些极端情况下它可以但不是最佳的。）
这些优化过程只是循环表示代码的内部数据结构，而不是在每一步实际编写最终的机器代码。不需要计算或查找实际操作码和 ModRM 编码，直到最后一次优化通过之后。
你只需要你的优化器知道指令大小的规则，例如add reg, imm8 是 3 个字节，add reg, imm16 是 4 个字节（除了 AX，其中 add ax, imm16 有一个 3 字节的特殊编码，与 add ax, imm8 相同，所以添加到 AX 不会'根本不需要成为多遍优化的一部分，它可以在我们知道所有符号地址后到达它时选择一种编码。）
请注意，使用地址作为 mov 的立即数更为常见，这根本不允许窄立即数（mov reg, imm16 始终为 3 个字节）。但是这种优化在寻址模式中也与 disp8 和 disp16 相关，例如对于 xor cl, [di + msg] 可以将 reg+disp8 用于小地址，因此值得进行此优化。
因此，您的优化器传递会再次知道 [di + disp8] 在 ModRM 之后占用 1 个字节，[di + disp16] 额外占用 2 个字节。
而[msg]总是在ModRM之后占用2个字节，没有[disp8]编码。如果 asm 源想要利用 disp8 来处理小地址，它需要有一个置零寄存器。
当然，一个简单的或一次通过的汇编程序总是可以假设地址是 16 位，并相应地对机器代码的其他部分进行编码，只有在看到未解析的符号时才返回填充数字地址。 （或者在最后发出搬迁信息，让 link 人来做。）
在开发我的汇编程序时我遇到了一个问题。在汇编语言中，我们可以定义数据值（例如 msg db 'Hi'）并将该数据的地址粘贴到任何地方，甚至可以在该数据之上。然而，当汇编代码时，汇编程序不知道数据的地址，直到没有处理那些数据的行。
当然，汇编程序可以记住我们使用定义数据地址的机器代码地址，并在处理代码后将记住的地址中的值替换为我们数据的地址。但是，如果我们在 2 字节地址（例如 01 F1）中定义数据，汇编程序会将记住的地址中的 1 个字节替换为 2 个字节的地址（01 F1），因此立即字段大小将更改（imm8 -> imm16）和汇编程序应在同一地址重写指令（更改操作码中的位 w 和 s，并可能设置前缀 0x66）。如果汇编程序将设置前缀 0x66 并且我们的数据定义在此指令之后，则应重写立即字段字节（递增地址值）。
算法说明：
以下代码：
mov dh, 09h
add dx, msg
;...
msg db 'Hello$'
将按照以下原则组装：
- 正在准备代码：
Comment : |===> Remember address of this byte (0x0004)
Comment : | ADD DX,MSG |
Address : 0000 0001 |0002 0003 0004| ... 01F1 01F2 01F3 01F4 01F5 01F6
Code : B4 09 | 83 C2 00 | ... 48 65 6C 6C 6F 24
Comment : ---------------- H e l l o $
- 在记住的地址中重写代码：
Comment : |=============|-This address (msg)
Comment : | ADD DX,01F1 | v
Address : 0000 0001 |0002 0003 0004 0005| ... 01F2 01F3 01F4 01F5 01F6 01F7
Code : B4 09 | 83 C2 F1 01 | ... 48 65 6C 6C 6F 24
Comment : --------------------- H e l l o $
- 重写指令的操作码
83h -> 81h（10000011b -> 10000001b：位s=0）：
Comment : |=============|-This address (msg)
Comment : | ADD DX,01F1 | v
Address : 0000 0001 |0002 0003 0004 0005| ... 01F2 01F3 01F4 01F5 01F6 01F7
Code : B4 09 | 81 C2 F1 01 | ... 48 65 6C 6C 6F 24
Comment : --------------------- H e l l o $
- 将数据的新地址写入立即字段(
0x01F2):
Comment : |=============|-This address (msg)
Comment : | ADD DX,01F2 | v
Address : 0000 0001 |0002 0003 0004 0005| ... 01F2 01F3 01F4 01F5 01F6 01F7
Code : B4 09 | 81 C2 F2 01 | ... 48 65 6C 6C 6F 24
Comment : --------------------- H e l l o $
我觉得这个算法很难。是否可以简化它？
如果汇编器没有发出平面二进制文件（即也是 linker），汇编器必须假设符号地址可能是 2 个字节，因为最终的绝对地址不会是直到 link 时间，汇编程序完成后才知道。 （所以它将只留下 space 一个 2 字节地址和一个重定位供 linker 填写）。
但是如果你直接组装成一个扁平的二进制文件并想做这个优化，大概你会用开始小的算法把它当作分支位移来对待，然后做多遍优化直到一切fits. 实际上，您会将此作为查看 jmp/jcc rel8 与 jmp/jcc rel16 的相同传球的一部分。 （Why is the "start small" algorithm for branch displacement not optimal? - 如果你没有像 align 8 这样的东西，它是最佳的，否则在某些极端情况下它可以但不是最佳的。）
这些优化过程只是循环表示代码的内部数据结构，而不是在每一步实际编写最终的机器代码。不需要计算或查找实际操作码和 ModRM 编码，直到最后一次优化通过之后。
你只需要你的优化器知道指令大小的规则，例如add reg, imm8 是 3 个字节，add reg, imm16 是 4 个字节（除了 AX，其中 add ax, imm16 有一个 3 字节的特殊编码，与 add ax, imm8 相同，所以添加到 AX 不会'根本不需要成为多遍优化的一部分，它可以在我们知道所有符号地址后到达它时选择一种编码。）
请注意，使用地址作为 mov 的立即数更为常见，这根本不允许窄立即数（mov reg, imm16 始终为 3 个字节）。但是这种优化在寻址模式中也与 disp8 和 disp16 相关，例如对于 xor cl, [di + msg] 可以将 reg+disp8 用于小地址，因此值得进行此优化。
因此，您的优化器传递会再次知道 [di + disp8] 在 ModRM 之后占用 1 个字节，[di + disp16] 额外占用 2 个字节。
而[msg]总是在ModRM之后占用2个字节，没有[disp8]编码。如果 asm 源想要利用 disp8 来处理小地址，它需要有一个置零寄存器。
当然，一个简单的或一次通过的汇编程序总是可以假设地址是 16 位，并相应地对机器代码的其他部分进行编码，只有在看到未解析的符号时才返回填充数字地址。 （或者在最后发出搬迁信息，让 link 人来做。）