FASM 第三章 – Windows 编程

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3.1 基本头文件

3.1.1 结构
3.1.2 导入表
3.1.3 过程
3.1.4 导出表
3.1.5 COM（组件）
3.1.6 资源
3.1.7 字符编码

3.2 扩展头文件

3.2.1 过程参数
3.2.2 结构化源码

Windows 版本的FASM包含一个开发包用来协助开发Windows环境下的程序。这个开发包中，根目录下包含头文件、子目录为一些特殊用途的文件。通常Win32头文件已经为你包含必须的文件。

有六个Win32头文件可供你选择，它们都是以WIN32打头后面跟着字母A（ASCII编码）或者字母W(WideChar编码)，其中：
WIN32A.INC、WIN32W.INC为基本头文件。
WIN32AX.INC、WIN32WX.INC为扩展头文件，提供了更多的宏指令，这些扩展将被分别讨论。
WIN32AXP.INC、WIN32WXP.INC是包含过程调用参数个数检查的扩展头文件。

你可以以任何你喜欢的方式包含这些头文件，全路径或者使用自定义的环境变量，但最简单的方式就是定义INCLUDE环境变量指向头文件所在目录，然后就可以这些使用它们：

include 'win32a.inc'

必须注意的是所有的宏指令和内部伪指令不同，它们都是区分大小写的，并且大多数情况下都使用小写。如果想使用默认外的，必须使用fix伪指令来做适当的调整。

3.1 基本头文件

基本头文件WIN32A.INC和WIN32W.INC包含Win32常数和结构定义，还提供了一些标准的宏指令。

3.1.1 结构

所有的头文件都允许使用struct宏指令，以比struc伪指令更简单的类似其他汇编器的方式来定义结构。结构的定义必须以struct宏指令开始，然后是结构名，最后以ends结束。在中间值只允许数据定义伪指令，其中的标号将成为结构字段名。

struct POINT
  x dd ?
  y dd ?
ends

这样定义了POINT结构后，就可以这样定义一个point1变量：

point1 POINT

上面这条语句将声明一个包含point1.x和point1.y的point1结构，初始化它们默认的值 – 结构定义中提供的值（在这里默认值都是未初始化的值）。定义结构也可以包含参数，参数个数和结构字段个数相同，指定的参数将覆盖结构定义中的默认值。例如：

point2 POINT 10,20

上面这条语句将初始化point2.x值为10，point2.y的值为20。

struct宏不仅声明了指定的结构，也为其中的每个元素定义了偏移。例如POINT结构定义了POINT.x和POINT.y标号为POINT结构中的偏移，sizeof.POINT.x、sizeof.POINT.y为相应字段的大小。sizeof.POINT为结构的大小。标号偏移可以用来间接寻址。比如，当ebx包含指向POINT结构的指针时：

mov eax,[ebx+POINT.x]

当这样寻址时FASM将检查字段的大小。

结构本身也允许内部结构定义，所以结构中也可以包含其他结构字段

struct LINE
  start POINT
  end POINT
ends

当子结构中没有指定默认值时，如同上面的定义，将使用子结构定义中的默认值。

既然结构声明中每个字段值都是一个单一参数，为了初始化子结构，必须用尖括号将它们括起来：

line1 LINE <0,0>,<100,100>

上面这条语句初始化line1.start.x和line1.start.y值为0，line1.end.x和line1.end.y为100。

如果结构定义字段大小比定义中的小，那么将用未定义的字节来填充到定义中大小（当超过时，将产生错误）。例如:

struct FOO
 data db 256 dup(?)
ends
some FOO <"ABC",0>

将给some.data的头四个字节定义数据并且保留剩下的。

结构中也可以定义联合（union）和匿名子结构。联合以union开头以ends结束，例如：

struct BAR
  field_1 dd ?
  union
    field_2  dd ?
    field_2b db ?
  ends
ends

union的每一个字段都有相同的偏移并且共享同一块内存。只有union的第一个字段将被初始化，其他字段将被忽略（然后如果其中一些域需要比第一个更大的内存时，union将用未定义的字节来填充到指定大小）。整个union用单一参数来初始化。

匿名子结构定义方式和union类似，只是以struct开头，例如：

struct WBB
  word dw ?
  struct
    byte1 db ?
    byte2 db ?
  ends
ends

匿名子结构只允许接收一个参数来初始化，这个参数可以为一组参数，比如上面的结构可以这样定义：

my WBB 1,<2,3>

union和匿名子结构字段都可以如同父结构的字段一样来访问。例如上面定义中的my.byte1和my.byte2都是正确的标号。

子结构和union可以无限深度的内嵌：

struct LINE
    union
        start POINT
        struct
            x1 dd ?
            y1 dd ?
        ends
    ends
    union
        end POINT
        struct
            x2 dd ?
            y2 dd ?
        ends
    ends
ends

结构定义也可以基于一些已经定义的结构，并且继承此结构所有字段，例如：

struct CPOINT POINT
  color dd ?
ends

上面的定义等价于：

struct CPOINT
  x dd ?
  y dd ?
ends

所有头文件都定义了CHAR数据类型，可以用来定义数据结构中的字符串。

3.1.2 导入表

import宏指令用来帮助构造PE文件的导入数据（通常将导入表放在一个单独的段中）。有两个相关宏指令： 其一为library，必须放在导入数据的开头，它定义了哪些库将被导入，后面跟着任何长度的参数对，每一对指定了库的标号以及用引号括起来的库的名称，例如：

library kernel32,'kernel32.dll',
        user32,'user32.dll'

上面的语句从kernel32.dll和user32.dll两个库定义导入数据。对于每个库，导入表必须在导入数据中其它地方定义。这通过import宏指令来实现，第一个参数定义标号（同前面library宏中定义相同），每一对参数中包含导入指针和引号括起的函数名（同库导出的函数名相同）。例如上面的library定义可以用以下import定义来完善：

import kernel32,
    ExitProcess,’ExitProcess’
import user32,
    MessageBeep,’MessageBeep’,
    MessageBox,’MessageBoxA’

每一对参数中的第一个参数将传给import宏一个DWORD指针地址，当载入PE后将被填充为导出函数的地址。

如果不用字符串来导入函数，也可以使用序号数字来定义导入函数，例如：

import custom,
    ByName,’FunctionName’,
    ByOrdinal,17

导入宏优化了导入数据，使得只有程序中实际使用了的导入函数才会被放到导入表中，而且假如没有使用某个库的任何函数，那么整个库都不会被引用。这样我们可以很方便让每个库包含完整的导入表 – 对于一些常见的库开发包中包含这样的导入表，他们保存在APIA和APIW子目录下。每一个文件包含一个导入表，小写的文件名作为标号。一个导入KERNEL32.DLL和USER32.DLL库完整导入表的定义如下（假设已经设置好INCLUDE环境变量到开发包到include目录）：

library kernel32,’KERNEL32.DLL’,
    user32,’USER32.DLL’
include ’apiakernel32.inc’
include ’apiwuser32.inc’

3.1.3 过程

有四个宏指令用于带参数传递的过程调用。stdcall声明第一个参数指定的函数使用STDCALL方式的函数调用，其他参数为过程的参数，且以相反的方式压栈。invoke宏和stdcall类似，只是通过第一个参数的标号间接的调用过程，因此invoke可以用来调用导入表中的过程：

invoke MessageBox,0,szText,szCaption,MB_OK

等价于：

stdcall [MessageBox],0,szText,szCaption,MB_OK

它们都将生成下面的代码:

push MB_OK
push szCaption
push szText
push 0
call [MessageBox]

ccall、cinvoke同stdcall、invoke类似，只是它们使用C调用方式，必须由调用者来负责清理堆栈。

定义一个使用参数堆栈和局部变量的过程，可以使用proc宏指令。最简单的格式就是过程名后面跟着所有的参数名，如同：

proc WindowProc,hwnd,wmsg,wparam,lparam

过程名和参数之间的逗号是可选的。过程指令必须另起一行，并且以endp结束proc宏指令。堆栈帧自动在过程入口创建，EBP作为基址来访问参数，所以应当避免把这个寄存器用作其他用途。参数名用来定义基于EBP的标号，可以类似变量那样访问过程参数。例如mov eax,[hwnd]指令等同于mov eax,[ebp+8]。这些标号的范围仅限为本过程。

这样每一个压栈的参数都是DWORD类型的，你也可以自定义参数大小：在参数后面跟着冒号和size操作符。上面的例子可等价的写为：

proc WindowProc,hwnd:DWORD,wmsg:DWORD,wparam:DWORD,lparam:DWORD

如果给定大小小于DWORD，则该标号应用于压栈的DWORD的一部分。如果给定大小大于DWORD，例如四字指针，两个DWORD参数将用来保存这个值，并且标识为一个标号。

过程可以跟着stdcall或者c关键字，用来定义函数调用约定，默认为stdcall。也可以包含uses关键字，其后跟着的一串寄存器（空格分隔）将会自动在过程入口保存并且在退出时恢复。如果这样寄存器列表和第一个参数之间就需要逗号了。一个完整格式的过程语句类似这样：

proc WindowProc stdcall uses ebx esi edi,
  hwnd:DWORD,wmsg:DWORD,wparam:DWORD,lparam:DWORD

local宏指令定义定义局部变量，其后跟着一个或多个逗号分隔的声明，每一个都包含变量名、冒号以及变量类型 – 类型既可以为标准类型（必须为大写）或者结构名。例如：

local hDC:DWORD,rc:RECT

定义局部数组，变量名称后面跟着用中括号括起的数组大小，例如：

local str[256]:BYTE

另一定义局部变量的方式是在一个locals宏指令开头、endl结尾的块中声明局部变量，这样就可以像定义普通数据那样定义局部变量了。上面的的例子可以等价为：

locals
    hDC dd ?
    rc RECT
endl

局部变量可以在过程中任意地方定义，唯一限制是必须在使用它们之前定义。变量标号的定义域限制为这个过程。如果你给局部变量一些初始值，宏指令将生成指令初始化这些变量，而且这些指令的位置将和它们的声明所在位置相同。

ret可以放置在过程中任意地方，生成完整的必须的代码以正确的退出过程、恢复堆栈以及过程中使用的寄存器。如果你需要生成原始的返回指令，使用retn助记符，或者带有数字参数ret，这样它们将被解析为单一指令。

综述：一个完整的过程定义如同这样：

proc WindowProc uses ebx esi edi,hwnd,wmsg,wparam,lparam
  local hDC:DWORD,rc:RECT
  ; the instructions
  ret
endp

3.1.4 导出表

export宏指令用来构造PE文件的导出数据（它必须放在一个标识为export的段中，或者在一个data export块中）。第一个参数为库名称，其余的为任何数目的参数对。每对参数的第一个为源码某地定义的过程名，第二个参数导出函数名。例如：

export ’MYLIB.DLL’,
  MyStart,’Start’,
  MyStop,’Stop’

上面的语句将用源码中的MyStart和MyStop导出两个函数Start和Stop。由于PE结构的需要，宏指令还会自动排序导出表。

3.1.5 COM（组件）

interface宏用来声明COM对象指针，第一个参数为接口名，然后是一串方法，例如：

interface ITaskBarList,
  QueryInterface,
  AddRef,
  Release,
  HrInit,
  AddTab,
  DeleteTab,
  ActivateTab,
  SetActiveAlt

comcall宏用来调用给定对象的方法。该宏的第一个参数为对象句柄，第二个参数为该对象实现的COM接口名，以及方法名和方法参数。例如：

comcall ebx,ITaskBarList,ActivateTab,[hwnd]

使用ebx寄存器存放COM对象，ITaskBarList为接口，调用ActivateTab方法，以[hwnd]为参数。

COM接口名可以类似结构名那样使用，定义变量用来保存给定类型对象的句柄：

ShellTaskBar ITaskBarList

上面一行定义了一个DWORD变量，其中可以存放COM对象句柄。当其中存放了对象句柄后，就可以使用cominvk来调用它的方法。cominvk只需要存放接口的变量名以及方法名作为头两个参数，后面为方法的参数。一个对象句柄保存到ShellTaskBar变量中，调用对象ActivateTab方法可以这样调用：

cominvk ShellTaskBar,ActivateTab,[hwnd]

等同于：

comcall [ShellTaskBar],ITaskBarList,ActivateTab,[hwnd]

3.1.6 资源

有两种方法定义资源，一种是包含外部资源文件，另一种是手动创建资源段。后一种方法，虽然不需要借助任何外部程序，但比较费时。标准头文件提供了一套基本的宏指令帮助组合资源段。

directory宏指令必须放在手动构造资源数据的开头，它定义了包含了哪些类型的资源。它后面跟着一对数据，第一个为资源类型标识，第二个为资源类型子目录的标号。例如：

directory RT_MENU,menus,
  RT_ICON,icons,
  RT_GROUP_ICON,group_icons

子目录可以放在资源区域内主目录后面的任何位置，而且他们必须使用resource宏指令来定义：第一个参数为子目录标号（对应主目录中的标号）后面跟着三个参数 – 每一项中第一个参数定义了资源标识符（这个值可以随意选择，其后程序使用该标识符来访问该资源），第二个参数指定语言，第三个为资源标号。标准的常数可以用来创建资源标识符。例如菜单子目录可以这样定义：

resource menus,
  1,LANG_ENGLISH+SUBLANG_DEFAULT,main_menu,
  2,LANG_ENGLISH+SUBLANG_DEFAULT,other_menu

如果资源是语言类型无关的，应当使用LANG_NEUTRAL标识符。有特殊的宏指令来定义各种不同的资源，应当放在资源区域中。

位图资源使用RT_BITMAP类型标识符。定义位图资源可以使用bitmap宏指令，后面第一个参数为资源标号（和位图子目录项对应），第二个参数为位图文件路径，如同：

bitmap program_logo,’logo.bmp’

有两个资源类型和图标有关，RT_GROUP_ICON为资源类型，链接一个或多个RT_ICON类型的资源，每一个都包含一单一图片。它允许在同一资源标识符下定义不同大小和色深的图片。这个RT_GROUP_ICON类型的标识符稍后可以传给LoadIcon函数，它可以选择图片的尺度。定义图标可以使用icon宏指令，第一个参数为GT_GROUP_ICON资源标号，后面为声明图片的参数对。每个参数对的第一个为RT_ICON资源标号，第二个为图标文件路径。当定义一个图标只包含一个图片，可以这样：

icon main_icon,icon_data,’main.ico’

菜单为RT_MENU资源类型，并且使用menu宏指令来定义。menu本身只接收一个参数 – 资源标号。menuitem定义了菜单中的项，它接收五个参数，但只有两个是必须的 – 第一个参数为菜单项名称，第二个为标识符（当用户从菜单上选择一菜单项时将返回此值）。menuseparator不接收任何参数，用来定义菜单中的分隔符。

可选的第三个参数menuitem指定了菜单资源的标志。有两个这样的标志可供选择 – MFR_END为最后菜单项的标志，MFR_POPUP表明指定菜单项为子菜单，而且稍后直到MFR_END标志为止将组成子菜单。MFR_END标志也可以作为memseparator的参数，而且这个宏指令只接受一个参数。为了完整的定义菜单，每一个子菜单都应当用MFR_END标志结束，而且整个菜单也必须这样结束。下面是一个完整的菜单定义：

menu main_menu
  menuitem ’&File;’,100,MFR_POPUP
  menuitem ’&New;’,101
  menuseparator
  menuitem ’E&xit;’,109,MFR_END
  menuitem ’&Help;’,900,MFR_POPUP + MFR_END
  menuitem ’&About...;’,901,MFR_END

可选的第四个参数menuitem指定了给定菜单项的状态标志，这些标志和API函数中使用的相同，比如：MFS_CHECK、MFS_DISABLED。类似，第五个参数为类型标志。例如下面定义了一个选中的单选按钮：

menuitem ’Selection’,102, ,MFS_CHECKED,MFT_RADIOCHECK

对话框为RT_DIALOG资源类型，并且使用dialog宏指令后面跟着任何数目的dialogitem开头enddialog结尾的项来定义。

dialog接收十一个参数，只有前七个是必须的。第一个为资源标号，第二个为对话框标题字符串，后面四个参数为水平和垂直坐标、对话框的宽度和高度。第七个参数为对话框窗口样式，可选的第八个参数为对话框的扩展样式。第九个参数为窗口菜单 – 必须为菜单资源的标识符，和子目录中指定的RT_MENU类型相同。最后第十和第十一个参数用来定义对话框的字体 – 其中的第一个为字体名称的字符串，后面的为字体大小。当没有可选的参数时，将使用默认的MS Sans Serif的8号字体。

下面这个例子为dialog宏指令，除了menu（为空值）外给出了所有参数，可选部分在第二行。

dialog about,’About’,50,50,200,100,WS_CAPTION+WS_SYSMENU,
  WS_EX_TOPMOST, ,’Times New Roman’,10

dialogitem有8个必须参数和一个可选参数。第一个参数为窗口类。第二个参数既可以为对话框项字符串或者资源的标识符（当对话框项必须使用另外的一些资源定义，例如包含SS_BITMAP样式的STATIC类）。第三个参数为对话框项的标识符，用作API函数来标识此项。另外的四个参数指定了水平、垂直坐标，宽度和高度。第八个参数为样式，可选的第九个参数为扩展样式。一个对话框项的定义如下：

dialogitem ’BUTTON’,’OK’,IDOK,8,8,45,15,WS_VISIBLE+WS_TABSTOP

一个包含位图的static项，假设存在一个标识符为7的位图：

dialogitem ’STATIC’,7,0,10,50,50,20,WS_VISIBLE+SS_BITMAP

对话框资源的定义可以包含任何数据的对话框项或者没有，最后必须使用enddialog宏指令来结束。

RT_ACCELERATOR资源类型使用accelerator宏指令来创建。第一个参数为资源标号，它们必须跟着三个参数组成的参数对 – accelerator标志，虚拟键或者ASCII字符，以及标识符（和菜单项标识符相同）。一个简单的accelerator定义可以如下：

accelerator main_keys,
    FVIRTKEY+FNOINVERT,VK_F1,901,
    FVIRTKEY+FNOINVERT,VK_F10,109

版本信息为RT_VERSION资源类型，使用versioninfo宏指令来创建。在资源标号后面，第二个参数指定了PE文件的操作系统（通常值为VOS_WINDOWS32），第三个参数为文件类型（对于可执行程序为VFT_APP，对于动态库为VFT_DLL），第四个为子类型（通常为VFT2_UNKNOWN），第五个为语言标识符，第六个为代码页，后面为字符串参数，为属性名称和对应值组。最简单的版本定义如下：

versioninfo vinfo,VOS__WINDOWS32,VFT_APP,VFT2_UNKNOWN,
    LANG_ENGLISH+SUBLANG_DEFAULT,0,
    ’FileDescription’,’Description of program’,
    ’LegalCopyright’,’Copyright et cetera’,
    ’FileVersion’,’1.0’,
    ’ProductVersion’,’1.0’

其它类型的资源可以使用resdata宏指令来定义，resdata只接受一个参数 – 资源标号，后面可以用任何指令来定义数据，最后用endres宏指令结束，例如：

resdata manifest
    file ’manifest.xml’
endres

3.1.7 字符编码

resource宏指令使用du指令来定义资源中的unicode字符串 – 然后这个伪指令只是简单的零扩展字符为16位，对于包含非ASCII字符的字符串，du可能需要重新定义。对于一些编码，在ENCODING子目录下，宏指令重新定义了du操作符来生成正确的UNICODE字符串。比如：如果源码是以Windows 1250代码页，下面这一行必须放在文件开头：

include ’encodingwin1250.inc’

3.2 扩展头文件

扩展头文件WIN32AX.INC和WIN32WX.INC提供了基本头文件的所有功能，还包括一些复杂的宏指令。而且如果没有声明PE format的话，扩展头文件也将自动声明之。WIN32AXP.INC和WIN32WXP.INC是扩展头文件的另一种，他们执行额外的过程调用参数个数检查。

3.2.1 过程参数

在扩展头文件下，调用过程的宏指令允许比基本头文件中头文件中的DWORD数据更多参数类型。首先，当一个字符串作为参数时，通常需要定义一个字符串数据，然后传给过程一个字符串指针。

invoke MessageBox,HWND_DESKTOP,"Message","Caption",MB_OK

如果参数前有addr，它的意思是这个值为一个DWORD地址并且将传给过程，即使不能直接传入 – 比如局部变量是基于EBP寻址的，在这种情况下EDX将临时用来计算地址，并且传给过程，例如：

invoke RegisterClass,addr wc

当wc为局部变量，地址为ebp-100h，将生成下面的指令：

lea edx,[ebp-100h]
push edx
call [RegisterClass]

当给定的地址没有任何关联寄存器时，它将直接保存。

如果参数前面包含double，它将被当做64位值，将被当做两个32位值传递。例如：

invoke glColor3d,double 1.0,double 0.1,double 0.1

上面的语句将传入三个64位参数。如果double参数为以内存操作数，不允许包含大小运算符，因为double已经包含了size覆盖。

最后，过程调用可以嵌套，也就是说一个过程可以当作另一个过程的参数。这种情况下，EAX中的返回值将传递给嵌套的那个函数，例如：

invoke MessageBox,,
"Message","Caption",MB_OK

函数嵌套没有层数限制。

3.2.2 结构化源码

扩展头文件中包含一些宏指令用来帮助简化源码结构。.data和.code为定义数据段和代码段的快捷方式。.end宏指令应当放在程序末尾，带有一个指定程序入口的参数，而且它将自动使用标准的导入表创建导入段数据。

.if宏指令生成一些在执行期间检查的条件语句，根据执行结果决定继续执行下面的块还是跳过。块必须以.endif结尾。

条件可以使用比较运算符 – =, <, >, <=, >=, 和 <>。第一个必须为寄存器或者内存操作数。比较将执行无符号比较。如果你只提供了一个值作为条件，那么它将和零做比较，例如：

.if eax
ret
.endif

上面的语句当EAX为零时跳过执行ret。

还有一些特殊的符号用来作为条件：ZERO？当ZF为1时为true，类似的还有CARRY?、SIGN?、OVERFLOW?和PARITY?，分别对应CF、SF、OF和PF标志。

上面简单的条件可以组合成复杂的条件表达式：&表示条件与、|条件或、~用来取反，以及括号。例如：

.if eax<=100 & ( ecx | edx )
inc ebx
.endif

上面的语句将生成比较和跳转指令，当EAX小于或等于100并且至少ECX或者EDX不为零时执行给定的块。

.while宏指令生成的指令只要条件为true将重复执行给定块（.while宏指令必须以.endw结尾）。.repeat和.until宏指令执行给定块直到.until后面的条件满足。例如：

.repeat
add ecx,2
.until ecx>100