二進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，也是掌握底層知識的基礎(chǔ)能力之一。聽我慢慢道來。

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

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

計算機可以直接運行的指令是二進制的機器碼，所有的代碼在運行之前都會變成 CPU 可以識別的二進制。對于編譯型的二進制語言，其實都是可以直接使用二進制來寫的。

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 .exe 的可執(zhí)行程序，生成的這個可執(zhí)行程序就是一個二進制程序。那么，這個程序如何用二進制編寫呢？

先來考慮幾個問題！

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)行的代碼是二進制，但是在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)也是二進制數(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)在加載程序文件進入內(nèi)存時，操作系統(tǒng)按照一定規(guī)則把不同二進制按照不同的屬性裝入了不同的內(nèi)存分頁當(dāng)中，并對內(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)，以及安卓虛擬機的字節(jié)碼（這個字節(jié)碼不是 CPU 的機器碼，DEX 的字節(jié)碼最終被虛擬機解釋成機器碼，因此手寫 DEX 文件時了解 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，因為它也是基于虛擬機執(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，整個文件中代碼、數(shù)據(jù)以及其他資源在文件中的結(jié)構(gòu)。

因為二進制的閱讀性比較差，因此人們使用了八進制和十六進制。四位二進制可以表示為一位十六進制，由于系統(tǒng)是 32 位或 64 位，那么剛好使用 8 個十六進制位表示 32 個二進制位，或者 16 個十六進制位表示 64 個二進制位。因此，在內(nèi)存中查看數(shù)據(jù)時，更多的是使用十六進制，其實從本質(zhì)上十六進制和二進制是沒有區(qū)別的，只是表示的方式不同。因此，真正使用二進制來寫程序時，是使用十六進制來完成的。

那么，在使用十六進制來編寫 Windows 下的可執(zhí)行程序時，首先需要使用十六進制編輯器構(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)分別在哪些動態(tài)鏈接庫中等信息。構(gòu)造完 PE 文件結(jié)構(gòu)以后，就可以使用機器碼來寫程序了。只要把機器代碼寫到 PE 文件結(jié)構(gòu)中標(biāo)識程序入口的位置處就行了。當(dāng)然了，機器碼寫程序是比較困難的，但是作為學(xué)習(xí)底層基礎(chǔ)知識來說，寫一個簡單的程序還是可以的，比如寫一個彈出對話框的“hello world”這樣的程序。用機器碼寫這樣的程序，也無需了解太多的知識，有一份 Opcode 的手冊就可以了。

這就是如何用十六進制編輯器來完成一個可執(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，對于學(xué)習(xí)機器碼相關(guān)的知識可以查看 Intel 的指令手冊。學(xué)習(xí)這些知識對于軟件破解、病毒分析、加密解密、內(nèi)核驅(qū)動開發(fā)等是相應(yīng)知識的基礎(chǔ)。