【汇编语言】call 和 ret 指令（二） —— 汇编语言应用指南：调用机制、乘法指令与模块化设计

前言

📌 汇编语言是很多相关课程（如数据结构、操作系统、微机原理）的重要基础。但仅仅从课程的角度出发就太片面了，其实学习汇编语言可以深入理解计算机底层工作原理，提升代码效率，尤其在嵌入式系统和性能优化方面有重要作用。此外，它在逆向工程和安全领域不可或缺，帮助分析软件运行机制并增强漏洞修复能力。 本专栏的汇编语言学习章节主要是依据王爽老师的《汇编语言》来写的，和书中一样为了使学习的过程容易展开，我们采用以8086CPU为中央处理器的PC机来进行学习。

1. call 和 ret 的配合使用

前面，我们已经分别学习了ret和cal指令的原理。现在来看一下，如何将它们配合使用来实现子程序的机制。

1.1 问题引入

下面程序返回前，bx中的值是多少？

assume cs:code
code segment
	start:	mov ax,1
			mov cx,3
			call s
			mov bx,ax		;(bx)=?
			
			mov ax,4c00h
			int 2lh
		S:	add ax,ax
			loop s
			ret
code ends
end start

思考后看分析。

1.2 分析与解答

1.2.1 执行的主要过程

我们来看一下 CPU 执行这个程序的主要过程：

（1）CPU 将call s指令的机器码读入，IP指向了call s后的指令mov bx,ax，然后CPU执行call s指令，将当前的 IP值（指令mov bx,ax的偏移地址）压栈，并将 IP 的值改变为标号 s 处的偏移地址；

（2）CPU从标号 s 处开始执行指令，loop循环完毕，(ax)=8；

（3）CPU将ret指令的机器码读入，IP指向了ret 指令后的内存单元，然后CPU 执行 ret 指令 ，从栈中弹出一个值（即 call 先前压入的 mov bx,ax 指令的偏移地址）送入 IP 中。则CS:IP指向指令mov bx,ax；

（4）CPU从 mov bx,ax 开始执行指令，直至完成。

1.2.2 得出结果

因此，程序返回前，(bx)=8 。我们可以看出，从标号 s 到ret的程序段的作用是计算2的N次方，计算前，N的值由CX提供。

1.3 再次分析一个程序

我们再来看下面的程序：

1.3.1 程序的主要执行过程

我们看一下程序的主要执行过程：

（1）前三条指令执行后，栈的情况如下：

（2）call 指令读入后，(IP) =000EH，CPU指令缓冲器中的代码为 B8 05 00； CPU执行B8 05 00，首先，栈中的情况变为：

然后，(IP)=(IP)+0005=0013H。

（3）CPU从cs:0013H处（即标号s处）开始执行。

（4）ret指令读入后：(IP)=0016H，CPU指令缓冲器中的代码为 C3；当CPU执行C3，相当于进行pop IP，执行后，栈中的情况为：

(IP)=000EH；

（5）CPU回到 cs:000EH处（即call指令后面的指令处）继续执行。

从上面的讨论中我们发现，可以写一个具有一定功能的程序段，我们称其为子程序，在需要的时候，用call指令转去执行。

可是执行完子程序后，如何让CPU接着call指令向下执行？

没错，答案就是ret。

call 指令转去执行子程序之前，call指令后面的指令的地址将存储在栈中，所以可以在子程序的后面使用 ret 指令，用栈中的数据设置IP的值，从而转到 call 指令后面的代码处继续执行。

1.4 具有子程序的源程序框架

这样，我们可以利用call和ret来实现子程序的机制。

子程序的框架如下：

具有子程序的源程序的框架如下。

现在，大家可以从子程序的角度，回过头来再看一下本节中的两个程序。

2. mul 指令

2.1 注意事项

因下面要用到，我们介绍一下mul指令，mul是乘法指令，使用 mul 做乘法的时候，注意一下两点：

（1）两个相乘的数：两个相乘的数，要么都是8位，要么都是16位。

• 如果是8位，一个默认放在AL中，另一个放在8位reg或内存字节单元中；
• 如果是16位，一个默认在AX中，另一个放在16位reg或内存字单元中。

（2）结果：

• 如果是8位乘法，结果默认放在AX中；
• 如果是16位乘法，结果高位默认在DX中存放，低位在AX中放。

2.2 格式

格式如下：

mul reg
mul 内存单元

内存单元可以用不同的寻址方式给出，比如：

（1）

mul byte ptr ds:[0]

含义为：

(ax)=(al)*((ds)*16+0)；

（2）

mul word ptr [bx+si+8]

含义为：

(ax)=(al)*((ds)*16+(bx)+(si)+8)结果的低16位；

(dx)=(al)*((ds)*16+(bx)+(si)+8)结果的高16位；

2.3 示例演示

例如：

（1）计算100*10。

100和10小于255，可以做8位乘法，程序如下：

mov al,100
mov bl,10
mul bl

结果： (ax)=1000（03E8H）

（2）计算100*10000

100小于255，可10000大于255，所以必须做16位乘法，程序如下。

mov ax,100
mov bx,10000
mul bx

结果： (ax)=4240H，(dx)=000FH（F4240H=1000000）

3. 模块化程序设计

从上面我们看到，call 与 ret 指令共同支持了汇编语言编程中的模块化设计。

在实际编程中，程序的模块化是必不可少的。因为现实的问题比较复杂，对现实问题进行分析时，把它转化成为相互联系、不同层次的子问题，是必须的解决方法。

而call和ret 指令对这种分析方法提供了程序实现上的支持。

利用 call和ret指令，我们可以用简洁的方法，实现多个互相联系、功能独立的子程序来解决一个复杂的问题。

下面的内容中，我们来看一下子程序设计中的相关问题和解决方法。

4. 参数和结果传递的问题

子程序一般都要根据提供的参数处理一定的事务，处理后，将结果（返回值）提供给调用者。

其实，我们讨论参数和返回值传递的问题，实际上就是在探讨，应该如何存储子程序需要的参数和产生的返回值。

4.1 问题引入——计算N的3次方

比如，我们设计一个子程序，可以根据提供的N，来计算N的3次方。

4.1.1 两个问题

这里有两个问题：

（1）我们将参数N存储在什么地方？

（2）计算得到的数值，我们存储在什么地方？

很显然，我们可以用寄存器来存储，可以将参数放到 bx 中 ；

因为子程序中要计算 N×N×N ，可以使用多个 mul 指令，为了方便，可将结果放到 dx 和 ax中。

4.1.2 得到子程序

子程序如下。

;说明：计算N的3次方
;参数： (bx)=N
;结果： (dx:ax)=N∧3
 cube: mov ax,bx
   	   mul bx
   	   mul bx
   	   ret

注意，我们在编程的时候要注意良好的风格，对于程序应有详细的注释。

子程序的注释信息应该包含对子程序的功能、参数和结果的说明。

因为今天写的子程序，以后可能还会用到；自己写的子程序，也很可能要给别人使用，所以一定要有全面的说明。

用寄存器来存储参数和结果是最常使用的方法。对于存放参数的寄存器和存放结果的寄存器，调用者和子程序的读写操作恰恰相反：

• 调用者将参数送入参数寄存器，从结果寄存器中取到返回值；
• 子程序从参数寄存器中取到参数，将返回值送入结果寄存器。

4.2 例题巩固

4.2.1 问题

编程：计算data段中第一组数据的 3 次方，结果保存在后面一组dword单元中。

data segment
	dw 1,2,3,4,5,6,7,8
	dd 0,0,0,0,0,0,0,0
data ends

自己独立完成后，看下面的参考代码。

4.2.2 程序实现

我们可以用到已经写好的子程序，程序如下：

code segment
	start:	mov ax,data
			mov ds,ax
			mov si,0		;ds:si指向第一组 word 单元
			mov di,16		;ds:di指向第二组 dword 单元

			mov cx,8		;循环8次
		S:	mov bx,[si]
			call cube
			mov [di],ax
			mOv [di].2,dx
			add si,2		;ds:si 指向下一个 word 单元
			add di,4		;ds:di指向下一个 dword 单元
			loop s

			mov ax,4c00h
			int 21h

cube :		mov ax,bx
			mul bx
			mul bx
			ret

code ends
end start