x86-64アセンブリを学ぼう (2020)

元記事: 2025年7月14日原文(gpfault.net)

概要

大学で学んだ x86アセンブリ は既に時代遅れだった背景
- 2008～2009年当時でも64ビットプロセッサが普及し始めていた事実
- 授業ではDOSやリアルモード、メモリセグメンテーションなど古い内容中心
授業や独学で コンパイラ出力のアセンブリ を理解できる程度には習得
これまで本格的なアセンブリプログラムは未経験
パンデミックによる自宅待機をきっかけに x86-64アセンブリ 学習を決意
レガシーな内容 は排除し、現代的なx86-64のみを対象とする方針
学習記録として チュートリアル形式 でブログ公開を決意
Windows向け64ビットプログラム のみを対象
ライブラリは使用せず、OS呼び出しのみ許可する方針

アセンブラ（FASM）
- CPUは 機械語 のみ理解
- アセンブリ言語は 人間向け記法、アセンブラが機械語へ変換
- x86-64アセンブリには 統一規格が存在しない ため、アセンブラ選択が重要
- 本シリーズでは Flat Assembler (FASM) を使用
  - 小型・入手容易・マクロ機能・組み込みエディタ付属
デバッガ（WinDbg）
- プログラムの状態確認用
- Visual Studioの統合デバッガも利用可能だが 独立型デバッガ 推奨
- これまでは OllyDbg を使用していたが、64ビット未対応
- WinDbg （Windows 10 SDK版も可）を使用
  - インストール時はWinDbgのみ選択
  - どちらのバージョンも本用途では大差なし

C言語やC++の知識 を前提とし、アセンブリ初学者向け
CPUの命令セット は決まった動作のみ可能
- 「命令」とはCPUが実行できる一つの操作
- 例：「8ビット値をメモリアドレスへ書き込む」
- 命令はシンプルでパラメータ化されている
低レベルモデル の理解が重要
- 高水準言語の概念も最終的にはこのモデルへマッピングされる

レジスタ

レジスタ はCPU内蔵の超高速・小容量メモリ
x86-64の 汎用レジスタ は16個、各64ビット幅
各レジスタは下位バイト・ワード・ダブルワード単位でアクセス可能
- 例：rax→al, ax, eax
特殊用途レジスタ
- rsp ：スタックポインタ（push/pop/call/retで使用）
- rsi/rdi ：文字列操作命令のソース・デスティネーションインデックス
- mul命令 等一部命令は特定レジスタ限定
その他の重要レジスタ
- rip ：次の命令アドレスを保持
- rflags ：演算結果フラグ等、CPU状態管理
SIMDや浮動小数点用レジスタも存在するが本シリーズでは扱わない

メモリとアドレス

メモリは バイト単位の配列 として認識
- 各バイトに アドレス が割り振られている
旧x86では セグメントレジスタ による面倒なアドレス計算が必要だった
x86-64ではセグメント管理不要
- セグメントは存在するがユーザープログラムでは意識不要
- すべてのメモリは フラットなバイト配列 として扱える
実際は 仮想アドレス空間 と 物理アドレス のマッピング
- OSとCPUが協調して各プロセスに独立したアドレス空間を提供
- 例：同じアドレス（0x410F119C）が異なるプロセスで異なる物理メモリを指す
von Neumann型 ：命令とデータが同じメモリ空間
- 対比：Harvard型（例：ArduinoのAVR）

サンプルコード（x86-64アセンブリ）

format PE64 NX GUI 6.0
entry start
section '.text' code readable executable
start:
    int3
    ret

コードの解説

提供: ハクソク · 要約更新: 2025年7月14日

AIによる日本語要約です。内容は原文とあわせてご確認ください。