X86汇编语言-从实模式到保护模式—笔记（32）-第13章 程序的动态加载和执行（10）

兰陵月

（五）动态分配内存

在流行的操作系统里，内存管理是一项重要而又严肃的工作，相当复杂。它要记住所有可以分配的内存，将它们分块。这样，当要求分配内存时，内存管理程序将查找并分配那些大小相符的空闲块；当占用这些块的用户终止执行后，还要负责回收它们，以便再用于分配；当内存空间紧张，找不到空闲块，或者空闲块的大小不能满足需求时，内存管理程序还要负责查找那些很少被访问的块，将其中的数据移到硬盘上，腾出空间来满足当前的需求。下次当这些块再次被用到时，再用同样的办法从硬盘调回内存。

第412行已经将实际需要的内存数量计算出。第414行，EAX中存放着加载用户程序实际需要的内存数量（以字节计），将EAX的值传送给寄存器ECX，ECX将作为过程allocate_memory的参数。第415行，调用系统公用例程段的过程allocate_memory。该过程位于第232行。过程的作用是用来分配内存。参数为ECX，希望分配的字节数。返回值为ECX，分配好的内存的起始线性地址，allocate_memory只是分配内存，并未把程序从硬盘加载到此处，所以此处返回的ECX将作为加载程序的目的地址。

来到第232行，程序进入分配内存过程；第235~237行，压栈保护过程中要用到的相关寄存器；第239、240行，切换DS到内核数据段；第242行，有一个标号ram_alloc，它在第335行声明。值为0x00100000，注释为下次分配内存时的起始地址，它是每次调用过程allocate_memory时分配的内存空间的起始地址，因此在本次调用过程结束处，我们还要指定下一次要分配的内存空间的起始地址，将它写回标号ram_alloc处；第243行，将0x00100000与传入的参数ECX的值相加，ECX的值我们知道，它是希望分配的字节数。因此本条指令执行之后，EAX的值指向x00100000+ECX处，我们可以理解这是加载完用户程序后紧邻着空白地址处，也就是说，下一次如果还要为某个程序分配内存，我们就可以从0x00100000+ECX处开始分配。这就是注释里“下一次分配时的起始地址”的意思，EAX的内容在第254行将被回填至标号ram_alloc处。

第247行，将标号ram_alloc所在地址的内容0x00100000传送给寄存器ECX。这样ECX就放置着本次分配内存空间的起始地址。第249~第253行的工作主要是将下次拟分配的内存空间起始地址强制性4字节对齐，所谓4字节对齐的意思就是，这个地址必须能够被4整除，能够被4整除的数字有一个特征，那就其最后两位都是“0”，4字节对齐的好处是访问速度最快；第249行，将下次拟分配的内存空间起始地址值传送给寄存器EBX，作备份。

第250行，假如EBX的值不能够被4整除，那么将起始地址值的低2位强制性归零，这样得到的EBX就能够被4整除了，但是这样就会导致地址值数值变低，这样会影响前面已经分配的内存空间。比如EBX寄存器中装有地址值0xD4E92D36，执行and ebx,0xfffffffc后，寄存器EBX的值变为：0xD4E92D34，假如上次分配的内存空间在0xD4E92D35处结束，这样就有一个字节被抛弃了。因此，第251行，将ebx的值再加上4，这样，无论如何都不会影响上一次分配的内存空间，且地址值也能够被4整除。但是，假如地址本身就能够被4整除，那就没必要进行第250、251行的操作。所以，第252行，将EAX寄存器的值与0x00000003进行比较，看最低两位是否全为零。前面操作的EBX中的值只是EAX中的备份，它们的值都是一样的，都表示下次拟分配的内存空间的地址。

第253行，如果eax的最低2位都是零，表明这个地址值本身就能够被4整除。则test执行后，ZF值为1，那么指令cmovnz就不会执行。如果eax的最低2位不全为零，表明这个地址值不能够被4整除。则test执行后，ZF值为0，cmovnz指令就会执行，它将EBX的值（修正后的能够被4整除的地址值）传送给寄存器EAX。第254行，程序执行到这里，寄存器EAX的值肯定是能够被4整除了，将它回填到标号ram_alloc处。第256~258行，恢复相关寄存器的值。

第260行，retf，程序远程返回，远返回的过程，也只能远调用。

（六）从硬盘读取用户程序到指定的目标地址

我们再返回到过程load_relocate_program过程。第415行，调用allocate_memory过程分配内存空间之后，该过程返回了一个已分配的内存空间的起始地址，在寄存器ECX中；第416行，将该起始地址传送给寄存器EBX；第417行，将寄存器EBX压栈保存；第418行~第421行，将实际需要的内存数量（此数值已经经过处理，与整数倍的用户程序长度相对应）除以512，得出需要从硬盘上读取的用户程序的扇区总数，将该扇区总数给寄存器ECX，作为读取硬盘的循环次数。

第423、424行，切换DS到可以访问整个4GB内存空间的数据段；第426行，将ESI的值（用户程序在硬盘上的起始逻辑扇区号，这个值在调用过程load_relocate_program后一直未改变）传给寄存器EAX；第427~第430行，循环体，用于读取用户程序。每读取一个扇区，将寄存器EAX自加1，指向下一个扇区，直到用户程序全部读取完毕。