一、栈的基本概念
栈有两个基本的操作:入栈和出栈。
入栈:将一个新的元素放到栈顶;
出栈:从栈顶取出一个元素。
栈顶的元素总是最后入栈,需要出栈时,又最先被从栈中取出。
栈的操作规则:后进先出
8086CPU提供的栈机制
8086CPU提供入栈和出栈指令: (最基本的)
PUSH(入栈)
POP (出栈)
push ax:将寄存器ax中的数据送入栈中;
pop ax :从栈顶取出数据送入ax。
push和pop指令也可以在内存和寄存器传输数据(以栈的形式)
8086CPU的入栈和出栈操作都是以字为单位进行的。
示例:
假设将10000H~1000FH这段内存当作栈来使用(其实CPU并不知道这段是代码段,数据段还是栈段,都是人为设定的) 下面一段指令的执行过程: mov ax,0123H # AX=0123H push ax # 将AX的值推入栈中 mov bx,2266H # BX=2266H push bx # 将BX的值推入栈中 mov cx,1122H # CX=1122H push cx # 将CX的值推入栈中 pop ax # 将栈顶的2个内存单元取出放到AX寄存器中,AX=1122H pop bx # 将栈顶的2个内存单元取出放到BX寄存器中,BX=2266H pop cx # 将栈顶的2个内存单元取出放到CX寄存器中,CX=0123H
那么问题来了,在执行push和pop的时候,如何知道哪个单元是栈顶单元?
8086CPU中,有两个寄存器:
- 段寄存器SS 存放栈顶的段地址
- 寄存器SP 存放栈顶的偏移地址
任意时刻,SS:SP指向栈顶元素。
二、push和pop指令
push 指令的执行过程
在执行push ax指令时,主要做了一下2件事
(1)先将SP=SP–2
(2)将ax中的内容送入SS:SP指向的内存单元处,SS:SP此时指向新栈顶。
pop 指令的执行过程
在执行pop ax指令时,主要做了一下2件事
(1)先将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中;
(2)SP = SP+2,SS:SP指向当前栈顶下面的单元,以当前栈顶下面的单元为新的栈顶。
当栈为空的时候,SS:SP指向最高地址空间的下一位
任意时刻,SS:SP 指向栈顶元素,当栈为空的时候,栈中没有元素,也就不存在栈顶元素,所以SS:SP 只能指向栈的最底部单元下面的单元,该单元的偏移地址为栈最底部的字单元的偏移地址+2,栈最底部字单元的地址为1000:000E,所以栈空时,SP=0010H。
栈顶超界的问题(简单了解就好,我们又不做黑客)
原因:SS和SP只记录了栈顶的地址,依靠SS和SP可以保证在入栈和出栈时找到栈顶。
上面我说了,CPU并不知道这段是代码段,数据段还是栈段,都是人为设定的所以加入这个栈空了,我们继续pop,它就会把其它段的数据pop出。所以非常危险
解决办法:一个很NC的办法,就是我们在编程的时候要自己操心栈顶超界的问题 ,要根据可能用到的最大栈空间,来安排栈的大小,防止入栈的数据太多而导致的超界;执行出栈操作的时候也要注意,以防栈空的时候继续出栈而导致的超界。
push和pop指令具体可以操作
# 可以为通用寄存器赋值 push ax pop bx # 可以为段寄存器赋值 push ds pop es # 可以为内存单元赋值 push [0] pop [2]
示例:
1、将10000H~1000FH 这段空间当作栈,初始状态是空的,将 AX、BX、DS中的数据入栈。
2、编程
(1)将10000H~1000FH 这段空间当作栈,初始状态是空的;
(2)设置AX=001AH,BX=001BH;
(3)将AX、BX中的数据入栈;
(4)然后将AX、BX清零;
(5)从栈中恢复AX、BX原来的内容。
3、编程:
(1)将10000H~1000FH 这段空间当作栈,初始状态是空的;
(2)设置AX=002AH,BX=002BH;
(3)利用栈 ,交换 AX 和 BX 中的数据。
4、补全下面的代码,完成同样的功能:在10000H处写入字型数据2266H。
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mov ax,2266H
push ax
mov ax,1000H mov ss,ax mov sp,2 # 题目要求的是要将10000H位置写入字形数据,10000H的偏移量是0,在执行push操作的时候回将sp-2,所以我们要把它指向10002H的位置 mov ax,2266H push ax
栈段
上面说过我们可以定义一段内存单元为代码段,数据段或栈段。
我们可以将一个段空间当做一个栈段,一个栈段最大64K,因为16位CPU的偏移地址最大为2^16B,如果超出FFFF它会重新变成0(FFFF+1=0000,1被抛弃了)。
CPU是如何判断哪块是什么段的?
我们可以将一段内存定义为一个段,用一个段地址指示段,用偏移地址访问段内的单元。这完全是我们自己的安排。
我们可以用一个段存放数据,将它定义为“数据段”;
我们可以用一个段存放代码,将它定义为“代码段”;
我们可以用一个段当作栈,将它定义为“栈段”;
我们可以这样安排,但若要让CPU按照我们的安排来访问这些段,就要:
对于数据段,将它的段地址放在 DS中,用mov、add、sub等访问内存单元的指令时,CPU就将我们定义的数据段中的内容当作数据段来访问;
对于代码段,将它的段地址放在 CS中,将段中第一条指令的偏移地址放在IP中,这样CPU就将执行我们定义的代码段中的指令;
对于栈段,将它的段地址放在SS中,将栈顶单元的偏移地置放在 SP 中,这样CPU在需要进行栈操作的时候,比如执行 push、pop 指令等,就将我们定义的栈段当作栈空间来用。
可见,不管我们如何安排 ,CPU 将内存中的某段内存当作代码 ,是因为CS:IP指向了那里;CPU将某段内存当作栈 ,是因为 SS:IP 指向了那里。