二進(jìn)制來寫程序這么反人類的事情，的確是很裝的事情，但是它不但是一件很裝的事情，也是掌握底層知識(shí)的基礎(chǔ)能力之一。聽我慢慢道來。

程序設(shè)計(jì)語言有高級(jí)語言和低級(jí)語言之分，尤其是現(xiàn)在各種編程語言的不斷發(fā)展，掌握高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言的人越來越多。

但是是否可以使用二進(jìn)制來寫程序呢？也許最初使用打孔帶來控制機(jī)器的人可以完成，那么現(xiàn)在是否仍然有人可以完成呢？答案是肯定的！

計(jì)算機(jī)可以直接運(yùn)行的指令是二進(jìn)制的機(jī)器碼，所有的代碼在運(yùn)行之前都會(huì)變成 CPU 可以識(shí)別的二進(jìn)制。對(duì)于編譯型的二進(jìn)制語言，其實(shí)都是可以直接使用二進(jìn)制來寫的。

比如，Windows 下使用 C 語言編寫的程序編譯連接后可以生成一個(gè) .exe 的可執(zhí)行程序，生成的這個(gè)可執(zhí)行程序就是一個(gè)二進(jìn)制程序。那么，這個(gè)程序如何用二進(jìn)制編寫呢？

先來考慮幾個(gè)問題！

首先，可執(zhí)行程序中并非只有代碼，而 CPU 要執(zhí)行的只有代碼。

其次，CPU 執(zhí)行的代碼是二進(jìn)制，但是在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)也是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，那么如何知道哪部分是代碼，哪部分是數(shù)據(jù)呢？這是操作系統(tǒng)在加載程序文件進(jìn)入內(nèi)存時(shí)，操作系統(tǒng)按照一定規(guī)則把不同二進(jìn)制按照不同的屬性裝入了不同的內(nèi)存分頁當(dāng)中，并對(duì)內(nèi)存設(shè)置相應(yīng)的屬性。

最后，操作系統(tǒng)如何知道程序文件中的二進(jìn)制哪部分是數(shù)據(jù)，哪部分是代碼呢？這是在程序被編譯連接時(shí)不但把代碼和代碼所需的數(shù)據(jù)編譯到了程序中，還把管理代碼的數(shù)據(jù)也放入了程序中，而這部分管理數(shù)據(jù)決定了哪部分是數(shù)據(jù)哪部分是代碼。

因此，用二進(jìn)制寫代碼就需要至少掌握兩方面，一方面是了解可執(zhí)行程序的管理數(shù)據(jù)，另一方面就是了解 CPU 的機(jī)器碼。

在 Windows 下的可執(zhí)行程序是 PE 格式的，那么就要了解 PE 格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，和 CPU 的機(jī)器碼；在安卓下的可執(zhí)行程序中，其格式是 DEX 格式，那么就要了解 DEX 格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及安卓虛擬機(jī)的字節(jié)碼（這個(gè)字節(jié)碼不是 CPU 的機(jī)器碼，DEX 的字節(jié)碼最終被虛擬機(jī)解釋成機(jī)器碼，因此手寫 DEX 文件時(shí)了解 DEX 格式和其字節(jié)碼即可），同樣的，Java 編譯的 Class 文件也和安卓相同，因?yàn)樗彩腔谔摂M機(jī)執(zhí)行的文件。其中 PE 格式和 DEX 格式就是程序的管理數(shù)據(jù)，用于告訴操作系統(tǒng)或虛擬機(jī)，整個(gè)文件中代碼、數(shù)據(jù)以及其他資源在文件中的結(jié)構(gòu)。

因?yàn)槎M(jìn)制的閱讀性比較差，因此人們使用了八進(jìn)制和十六進(jìn)制。四位二進(jìn)制可以表示為一位十六進(jìn)制，由于系統(tǒng)是 32 位或 64 位，那么剛好使用 8 個(gè)十六進(jìn)制位表示 32 個(gè)二進(jìn)制位，或者 16 個(gè)十六進(jìn)制位表示 64 個(gè)二進(jìn)制位。因此，在內(nèi)存中查看數(shù)據(jù)時(shí)，更多的是使用十六進(jìn)制，其實(shí)從本質(zhì)上十六進(jìn)制和二進(jìn)制是沒有區(qū)別的，只是表示的方式不同。因此，真正使用二進(jìn)制來寫程序時(shí)，是使用十六進(jìn)制來完成的。

那么，在使用十六進(jìn)制來編寫 Windows 下的可執(zhí)行程序時(shí)，首先需要使用十六進(jìn)制編輯器構(gòu)造 PE 文件結(jié)構(gòu)，PE 文件結(jié)構(gòu)主要告訴操作系統(tǒng)，程序加載入內(nèi)存后，程序的映射起始地址是多少，程序的入口地址是多少，程序中的代碼和數(shù)據(jù)分別保存在哪里，以及它們的長(zhǎng)度是多少，映射到內(nèi)存中以后其地址是多少，該可執(zhí)行文件調(diào)用了哪些系統(tǒng)函數(shù)，這些系統(tǒng)函數(shù)分別在哪些動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中等信息。構(gòu)造完 PE 文件結(jié)構(gòu)以后，就可以使用機(jī)器碼來寫程序了。只要把機(jī)器代碼寫到 PE 文件結(jié)構(gòu)中標(biāo)識(shí)程序入口的位置處就行了。當(dāng)然了，機(jī)器碼寫程序是比較困難的，但是作為學(xué)習(xí)底層基礎(chǔ)知識(shí)來說，寫一個(gè)簡(jiǎn)單的程序還是可以的，比如寫一個(gè)彈出對(duì)話框的“hello world”這樣的程序。用機(jī)器碼寫這樣的程序，也無需了解太多的知識(shí)，有一份 Opcode 的手冊(cè)就可以了。

這就是如何用十六進(jìn)制編輯器來完成一個(gè)可執(zhí)行程序的過程，關(guān)于 PE 文件格式，可以參考 MSDN 或網(wǎng)上的文章，對(duì)于學(xué)習(xí)機(jī)器碼相關(guān)的知識(shí)可以查看 Intel 的指令手冊(cè)。學(xué)習(xí)這些知識(shí)對(duì)于軟件破解、病毒分析、加密解密、內(nèi)核驅(qū)動(dòng)開發(fā)等是相應(yīng)知識(shí)的基礎(chǔ)。