深入理解 x86 汇编中的重复前缀：REP、REPZ/REPE、REPNZ/REPNE（进阶详解版）

news2025/6/6 3:16:41

一、重复前缀：串操作的 “循环加速器”

如果你写过汇编代码，一定遇到过需要重复处理大量数据的场景：

复制 1000 字节的内存块
比较两个长达 200 字符的字符串
在缓冲区中搜索特定的特征值

手动用loop指令编写循环？代码冗长不说，效率还低 —— 因为 CPU 对rep前缀有专门的硬件优化。
x86 提供了 3 种重复前缀，它们是串操作指令的 “循环加速器”，能让数据批量处理变得又快又简单：

本文需要运用的知识(需要详细了解可点击对应的点)：

Flags寄存器
串操作指令

二、无条件循环王者：`REP`（Repeat）

2.1 核心功能与 “无脑循环” 逻辑

REP的英文名是 “Repeat”，顾名思义：无条件重复执行后续的串操作指令，直到计数器CX归零。
它就像一个 “死循环”，只要CX不为 0，就一直干活，典型场景包括：

内存复制（MOVSB/MOVSW）
内存填充（STOSB/STOSW）
I/O 批量传输（INSB/OUTSB）

2.2 执行流程可视化

用伪代码表示rep movsb的执行过程：

初始化：CX=重复次数, DF=方向, SI=源地址, DI=目标地址  
循环开始：  
  while (CX > 0) {  
    复制DS:SI → ES:DI （1字节/字/双字）  
    SI += 步长（DF=0时+1/+2/+4，DF=1时-1/-2/-4）  
    DI += 步长  
    CX -= 1  
  }  
循环结束

流程图：

2.3 必知必会的三个关键点

位数限制：
- 16 位模式：使用CX（16 位），最大重复 65535 次
- 32 位模式：使用ECX（32 位），前缀变为REP（自动扩展）
- 64 位模式：使用RCX（64 位），但传统 BIOS 引导程序常用 16 位模式
方向标志DF：
- 必须提前用cld（DF=0，地址递增）或std（DF=1，地址递减）设置
- 例：复制字符串时用cld，从低地址向高地址复制；若反向复制（如重叠内存块），用std
段寄存器配置：
- 源地址固定为DS:SI，目标地址固定为ES:DI
- 若数据段和目标段相同（如在同一段内复制），需手动设置es = ds：
```
mov ax, ds  
mov es, ax  ; 确保ES=DS  
```

2.4 实战：用`REP MOVSB`复制 100 字节

[org 0x7c00]  ; 引导扇区加载地址（16位实模式）  
start:  
    ; 1. 初始化段寄存器  
    mov ax, 0x07C0  
    mov ds, ax  ; 数据段=代码段（引导扇区默认）  
    mov es, ax  ; 目标段=数据段（同一段内复制）  

    ; 2. 设置参数  
    mov si, source_buffer  ; 源地址：0x7C00 + source_buffer偏移  
    mov di, dest_buffer    ; 目标地址  
    mov cx, 100            ; 复制100字节  
    cld                    ; 地址递增（SI/DI每次+1）  

    ; 3. 执行批量复制  
    rep movsb              ; 自动循环100次，每次复制1字节  

    jmp $                  ; 卡死在这里，方便观察结果  

source_buffer:  
    db 0x55, 0xaa, 0x00    ; 示例数据（前3字节为引导标志）  
    times 97 db 0x00       ; 补满100字节  

dest_buffer:  
    times 100 db 0x00      ; 目标缓冲区（初始化为0）  

    ; 引导扇区填充  
    times 510-($-$$) db 0  
    db 0x55, 0xaa          ; 有效引导扇区标志

三、相等时循环：`REPZ`/`REPE`（双胞胎指令）（或 `REPE`，Repeat While Zero/Equal）（-->>标志位寄存器）

3.1 “找不同” 神器：只在相等时继续

REPZ和REPE是完全等价的指令（Z代表 Zero，E代表 Equal），功能是：
当CX≠0且当前操作结果 “相等”（ZF=1）时，继续重复执行串操作指令。
一旦出现 “不相等”（ZF=0）或CX=0，立即停止循环。
典型场景：字符串比较（找到第一个不相等的字符位置）。

3.2 标志位魔法：ZF 如何控制循环

以REPE CMPSB为例（比较两个字节是否相等）：

第一次执行CMPSB：比较DS:SI和ES:DI的字节
若相等（ZF=1）且CX>0：SI/DI移动，CX-1，继续循环
若不等（ZF=0）：立即终止循环，此时SI/DI停留在第一个不等的位置

3.3 循环结束后的 “状态密码”

若ZF=1且CX=0：所有比较的字节都相等（字符串完全相同）
若ZF=0：找到了第一个不相等的字节，SI/DI指向该位置的下一个地址
易错点：CX存储的是剩余次数，实际执行次数 = 初始CX - 最终CX

3.4 实战：用`REPE CMPSB`判断字符串是否全等

; 比较string1和string2是否完全相同（区分大小写）  
mov si, string1  
mov di, string2  
mov cx, 20          ; 假设最长20字符  
cld  
repe cmpsb          ; 相等时继续比较  

jz full_match       ; ZF=1且CX=0 → 完全相同  
; 否则，ZF=0 → 找到第一个不等的位置  
; 此时SI指向string1的不等字符，DI指向string2的不等字符  

full_match:  
    ; 执行字符串相等的逻辑

四、不等时循环：`REPNZ`/`REPNE`（反逻辑搭档）（或 `REPNE`，Repeat While Not Zero/Not Equal）

4.1 “找相同” 专家：只在不等时继续

REPNZ和REPNE也是等价指令（NZ代表 Not Zero，NE代表 Not Equal），功能是：
当CX≠0且当前操作结果 “不相等”（ZF=0）时，继续重复执行串操作指令。
一旦出现 “相等”（ZF=1）或CX=0，立即停止循环。
典型场景：字符串搜索（找到第一个匹配的字符位置）。

4.2 与`REPZ`的灵魂对比表

特性	`REPZ`/`REPE`	`REPNZ`/`REPNE`
重复条件	ZF=1 且 CX≠0	ZF=0 且 CX≠0
目标	寻找第一个不相等的位置	寻找第一个相等的位置
适用场景	字符串比较（找不同）	字符串搜索（找相同）
等价关系	完全等价（别名）	完全等价（别名）

4.3 避坑指南：`SCASB`后的地址 “偏移”

当使用REPNZ SCASB搜索字符时：

每次SCASB会先比较AL与ES:DI，再根据DF移动DI
若找到匹配字符（ZF=1），DI已经指向下一个字符

所以需要手动dec di，让DI回到匹配字符的地址：

assembly

repnz scasb  ; 未找到时循环  
jz found_char  
dec di       ; 修正DI到匹配字符的位置

4.4 实战：用`REPNZ SCASB`定位第一个空格

mov di, buffer       ; 搜索缓冲区  
mov al, 0x20        ; 空格的ASCII码  
mov cx, 100         ; 最多搜索100字节  
cld  
repnz scasb         ; 未找到空格时继续  

jz space_found      ; ZF=1 → 找到空格  
; 否则，CX=0 → 未找到  

space_found:  
    dec di          ; DI回退到空格的地址  
    ; 此处DI即为空格的位置

五、终极对比表：3 分钟吃透所有细节

前缀	全称	重复条件	适用指令	核心作用	结束时 ZF=1 含义
`REP`	Repeat	CX≠0	MOVS/STOS/INS/OUTS	无条件批量操作	无（不依赖 ZF）
`REPZ`	Repeat While Zero	CX≠0 且 ZF=1	CMPS/SCAS	相等时继续（找第一个不等）	所有操作都相等（CX=0）
`REPE`	Repeat While Equal	同上	同上	别名，功能完全相同	同上
`REPNZ`	Repeat While Not Zero	CX≠0 且 ZF=0	同上	不等时继续（找第一个相等）	找到相等项（CX 可能非零）
`REPNE`	Repeat While Not Equal	同上	同上	别名，功能完全相同	同上