汇编语言指令 jmp：jmp short、jmp near ptr、jmp far ptr

引言：

        在8086CPU中，可以修改IP（Instruction Pointer ，指令指针寄存器）或同时修改CS（Code Segment，代码段寄存器）和IP的指令称为转移指令，更通俗的说，转移指令就是控制CPU执行内存中某处代码的指令。jmp 指令就属于转移指令中其中的一员，而且是无条件转移的。

        为了更加清晰明了的解读汇编语言中的转移指令 jmp，我们还需要了解一下CPU执行指令的过程：

（1）从CS:IP指向的内存单元中读取指令，读取的指令放入CPU的指令缓冲区中；

（2）修改IP的值，(IP) = (IP) + 所读取到指令的指令的长度（以字节为单位），从而使IP指向下一条指令；

（3）执行指令缓冲区中的指令

（4）转到步骤（1），重复执行这个过程

1. 根据位移进行转移的 jmp 指令

        根据位移进行转移的 jmp 指令是段内转移指令，即只修改IP的转移指令，位移是相对于当前 IP 的转移位移，根据转移的位移范围，分为段内短转移（jmp short 标号）和段内近转移（jmp near ptr 标号）

1.1 jmp short 标号

        jmp short 标号是段内短转移指令，该汇编指令的功能是转到标号处执行指令，其对应的机器指令码由2个字节表示，低8位表示该指令是段内短转移指令，高8位表示位移，位移范围在 -128 ~ 127 之间，也就是向前转移时，最多越过128个字节，向后转移时最多越过127个字节。基本原理如下：

（1） short指明此处的位移为8位位移，8位位移用补码形式表示，位移范围在 -128 ~ 127 之间；

（2）(IP)=(IP)+8位位移(补码形式表示)；

（3）8位位移由编译程序在编译时算出，8位位移 = 标号所在处的指令的首地址 - jmp指令所在处的下一条指令的首地址（因为根据文章开头所描述的CPU执行指令的过程可以知道，CPU执行存储在指令缓冲区中的 jmp 指令前，IP已经指向 jmp 指令的下一条指令）。

;jmp short 标号     基本原理;1. short指明此处的位移为8位位移，8位位移用补码形式表示，位移范围在 -128 ~ 127 之间;2. (IP)=(IP)+8位位移(补码形式表示);3. 8位位移由编译程序在编译时算出，8位位移 = 标号所在处的指令的首地址 - jmp指令所在处的下一条指令的首地址
assume cs:code
code segment
start:mov ax, 0       ;机器码：B80000，3字节jmp short s     ;机器码：EB03，2字节add ax, 2       ;机器码：050200, 3字节
s:  inc ax          ;机器码：40h，1字节mov ax, 4c00h   ;机器码：B8004C, 3字节int 21h         ;机器码：CD21, 2字节
code ends
end start

注意到红长方形框出来的机器指令了吧，汇编指令：jmp short s 被编译器预编译后生成：JMP     0008(jmp s标号指令所在的首地址），编译最后生成的机器指令为：03EB，低8位 EBh 代表的是jmp的段内短转移指令（参考8086CPU的对应的指令编码表可知），高8位 03h 就是要转移的位移。

（1）标号所在处的指令的首地址 - jmp指令所在处的下一条指令的首地址 = 8位位移，

即 0008h - 0005h = 03h；

（2）明白：jmp short 标号 为什么叫段内短转移指令，转移的位移范围为：-128 ~ 127 了吧，因为该汇编指令对应的机器指令的低8位表示的就是段内短转移指令，而且只有一个字节（即8位）来表示位移信息，用补码的形式表示，能够表达的范围就是：-128 ~ 127。

补充知识点

原码：数据在计算机中的二进制表示形式，即用最高位存放符号，正数为0，负数为1。其余位表示值。例如，一个字节的十进制数，3 的原码：0000,0011。 一个字节的十进制数，-3 的原码：1000,0011。 

反码: 正数的反码就是它的原码；

         负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变，其余各个位取反。

例如，一个字节的十进制数，3 的反码：0000,0011。 一个字节的十进制数，-3 的反码：1111,1100。

补码：正数的补码就是它的原码；负数的补码 = 反码 + 1

例如，一个字节的十进制数，3 的补码：0000,0011。 一个字节的十进制数：-3 的补码：1111,1100 + 0000,0001 = 1111,1101。

1.2 jmp near ptr 标号

          jmp near ptr 标号是段内近转移指令，该汇编指令的功能是转到标号处执行指令，其对应的机器指令码由3个字节表示，低8位表示该指令是段内近转移指令，高16位表示位移，位移范围在 -32768 ~  32767 之间，也就是向前转移时，最多越过32768 个字节，向后转移时最多越过32767 个字节。其基本原理跟 jmp short 标号 的基本原理差不多：

（1） near ptr 指明此处的位移为16位位移，16位位移用补码形式表示，位移范围在 -32768 ~ 32767 之间；

（2）(IP)=(IP)+16位位移(补码形式表示)；

（3）16位位移由编译程序在编译时算出，16位位移 = 标号所在处的指令的首地址 - jmp指令所在处的下一条指令的首地址（因为根据文章开头所描述的CPU执行指令的过程可以知道，CPU执行存储在指令缓冲区中的 jmp 指令前，IP已经指向 jmp 指令的下一条指令）。

;jmp near ptr 标号   基本原理;1. near ptr 指明此处的位移为16位位移，16位位移用补码形式表示，位移范围在 -32768 ~ 32767 之间;2. (IP)=(IP)+16位位移(补码形式表示);3. 16位位移由编译程序在编译时算出，16位位移 = 标号所在处的指令的首地址 - jmp指令所在处的下一条指令的首地址
assume cs:code
code segment
start:mov ax, 0       ;机器码：B80000，3字节jmp near ptr s  ;编译器预编译后变成：jmp s标号所在处的地址;编译后生成的机器码有3个字节为：低8位表示段内近转移指令，高16位为转移位移dw 100 dup (0)
s:  inc ax          ;机器码：40h，1字节mov ax, 4c00h   ;机器码：B8004C, 3字节int 21h         ;机器码：CD21, 2字节
code ends
end start

从上面红色圈出的部分细节，我们可以知道，汇编指令：jmp near ptr s 被编译器预编译后生成：JMP     00CE(jmp s标号指令所在的首地址），编译最后生成的机器指令为：00C8E9，低8位 E9h 代表的是jmp的段内近转移指令（参考8086CPU的对应的指令编码表可知），高16位 00C8h 就是要转移的位移。

（1）标号所在处的指令的首地址 - jmp指令所在处的下一条指令的首地址 = 16位位移，

即 00CEh - 0006h = 00C8h；

（2）明白：jmp near ptr 标号 为什么叫段内近转移指令，转移的位移范围为：-32768 ~ 32767了吧，因为该汇编指令对应的机器指令的低8位表示的就是段内近转移指令，而且用2个字节（即16位）来表示位移信息，用补码的形式表示，能够表达的范围就是：-32768 ~ 32767。

可能好奇心比较强的你，会不会有个疑问，如果 jmp near ptr s 的转移范围在 -128 ~ 127 之间呢，答案是编译器会优化成段内短转移指令 jmp short s（2个字节），同时把多出来的一个高字节单元用 NOP 填充（因为jmp near ptr 标号其对应的机器指令码由3个字节表示，所以多出来的一个没用到的高字节单元用NOP指令填充）。注：NOP（no operation），汇编语言的字节填充指令，该指令占一个字节单元。

;jmp near ptr 标号   基本原理;1. near ptr 指明此处的位移为16位位移，16位位移用补码形式表示，位移范围在 -32768 ~ 32767 之间;2. (IP)=(IP)+16位位移(补码形式表示);3. 16位位移由编译程序在编译时算出，16位位移 = 标号所在处的指令的首地址 - jmp指令所在处的下一条指令的首地址
assume cs:code
code segment
start:mov ax, 0       ;机器码：B80000，3字节jmp near ptr s  ;转移范围在 -128 ~ 127 之间，编译器会将该指令优化为：;jmp short s;NOPadd ax, 2       ;机器码：050200, 3字节
s:  inc ax          ;机器码：40h，1字节mov ax, 4c00h   ;机器码：B8004C, 3字节int 21h         ;机器码：CD21, 2字节
code ends
end start

（1）标号所在处的指令的首地址 - jmp指令所在处的下一条指令的首地址 = 8位位移，

即 0009h - 0005h（即NOP指令的首地址） = 0004h；

（2）该汇编指令经过编译器生成的机器指令为：04EBh 和 1个字节填充指令NOP，即 90h 组成。

2. 根据目的地址进行转移的 jmp 指令

2.1 jmp far ptr 标号

        jmp far ptr 标号是段间转移指令（又称远转移指令），该汇编指令的功能是转到标号处执行指令，其对应的机器指令码由5个字节表示，低8位表示该指令是段间近转移指令，高16位表示段地址，中间16位表示偏移地址。其基本原理如下：

（1）far ptr 指明了该指令用标号的段地址和偏移地址修改CS和IP；

（2）(CS) = 标号所在段的段地址，(IP) = 标号在段中的偏移地址

assume cs:code
code segment
start:mov ax, 0jmp far ptr s   ;转到标号s处执行指令dw 100 dup (0)  ;定义100个dw类型数据，其值为0，占200个字节
s:  inc axmov ax, 4c00hint 21h
code ends
end start

jmp far ptr s 被预编译成了 jmp 204D:00D0，最终生成的机器码为：204D00D0EA，低8位：EA是jmp的段间转移指令编码（参考8086CPU的对应的指令编码表可知），高16位：204D是标号s所在的段地址（CS = 204D），中间16位：00D0是标号S在所在段内的偏移地址（IP = 00D0）

现在有个疑问，如果 jmp far ptr s 的转移范围在 -128 ~ 127 之间呢，答案是编译器会优化成段内短转移指令 jmp short s（2个字节），同时把多出来的3个高字节单元用 NOP 填充（因为jmp far ptr 标号其对应的机器指令码由5个字节表示，所以多出来的3个没用到的高字节单元用NOP指令填充）。注：NOP（no operation），汇编语言的字节填充指令，该指令占一个字节单元。

assume cs:code
code segment
start:mov ax, 0jmp far ptr s   ;转到标号s处执行指令add ax, 2
s:  inc axmov ax, 4c00hint 21h
code ends
end start

（1）标号所在处的指令的首地址 - jmp指令所在处的下一条指令的首地址 = 8位位移，

即 000Bh - 0005h（即NOP指令的首地址） = 0006h；

（2）该汇编指令经过编译器生成的机器指令为：06EBh 和 3个字节填充指令NOP，即 90h 90h 90h 组成。

3.总结

1. jmp short 标号 是根据位移进行转移的段内短转移指令，只修改IP的值，其机器码有2个字节，低8位是用于表示jmp的段内短转移指令的指令编码，高8位是用补码形式表示的位移信息，转移的范围：-128 ~ 127

2. jmp near ptr 标号 是根据位移进行转移的段内近转移指令，只修改IP的值，其机器码有3个字节，低8位是用于表示jmp的段内近转移指令的指令编码，高16位是用补码形式表示的位移信息，转移的范围：-32768 ~ 32767

3. jmp far ptr 标号 是根据目的地址进行转移的段间转移指令（又称为远转移指令），可以同时修改CS和IP，其机器码有5个字节，低8位用于表示jmp的段间转移指令的指令编码，高16位用于表示转移的目的段地址CS，中间16位用于表示转移的偏移地址IP

所以，在实际开发过程中

1. 如果只段内转移（只修改IP）时

（1）相对于当前 IP 的转移位移在 -128 ~ 127 之间时，选择用段内短转移指令 jmp short 标号，CPU的执行效率是最高的。

（2）相对于当前 IP 的转移位移在 -32768 ~ 32767 之间时，选择用段内近转移指令 jmp near ptr 标号，CPU的执行效率是最高的。

2. 如果是段间转移（同时修改CS和IP）时，那就选择用段间转移指令（远转移）jmp far ptr 标号

参考文献

《汇编语言（第4版）》王爽

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