제 목:[강좌] 인라인 어셈블리를 분석하자. (2) 관련자료:없음 [570] 보낸이:한동훈 (ddoch ) 1997-02-19 02:07 조회:1115 2.5 strcmp 바로 앞시간의 강좌물에서 수정해야 할 곳이 하나 있다. ^^; strcat의 repe/repz 설명중 340 라인에서 첫부분 "si가 가르키는 ..."을 "di가 가르키는 "으로 수정한다. 먼저 들어가기 전에 소스구문 중에 붙어 있는 "\n\t"에 대해서 잠시 짚 고 넘어가자. 현재 commands의 여러 라인들은 하나의 문자열에 불과하다. 따라서, "cld" "lodsb" "jne" 등으로 사용할 경우 컴파일러는 "cldlodsbjne"의 문자열로 해석할 것이 다. 따라서 제대로 해석하도록, "cld lodsb jne" 와 같이 적어주거나 아래와 같이 각 라인마다 "\n\t"를 구분하여 적어주 는 것이 좋다. 필자가 보기에는 "\n\t"와 같은 것은 gcc가 "\n"을 통해 어셈블리 명령들을 각각 구분하고 있는 것같다. 이제 strcmp의 분석에 들어가보자. extern inline int strcmp(const char * cs,const char * ct) { register int __res; __asm__ __volatile__( "cld\n" "1:\tlodsb\n\t" "scasb\n\t" "jne 2f\n\t" "testb %%al,%%al\n\t" "jne 1b\n\t" "xorl %%eax,%%eax\n\t" "jmp 3f\n" "2:\tsbbl %%eax,%%eax\n\t" "orb $1,%%eax\n" "3:" :"=a" (__res):"S" (cs),"D" (ct):"si","di"); return __res; } * 먼저 C에서 int로 __res로 하나 선언한다. * 이번 소스에는 output필드가 있다. commands에서 계산된 %%eax의 결과를 __res로 넘겨주는 것이다. strcmp에서의 리턴값을 생각하면 된다. %%eax의 값은 C에서 기본적으로 리턴값으로 사용되기 때문에 C에서 리턴형 만 명시해 주면 굳이 __res 같은 것으로 output을 하지 않더라도 기본으로 리턴된다. * input 필드는 다음과 같다. movl cs, esi movl ct, edi 비교할 두개의 문자열을 가르키는 포인터의 값을 각각 source index와 dest index에 저장했다. 원래는 메모리의 cs를 1(cs)와 같은 형식으로 참조해야 하지만 설명의 편의상 그냥 cs와 같이 적겠다. * registers 필드를 보면 si와 di를 사용한다고 컴파일러에게 알려주고 있다. 이번 프로그램에서 ax는 계산결과의 리턴 용도로 사용되기 때문에 이 필드 에 포함을 시켜버리면 아마도 제대로 된 값을 리턴하지 않을 것이다. ax 는 C로 다시 제어권이 넘어올 때까지 그 값이 보관되어야 하는 데 컴파일 러에서 push, pop 을 하는 루틴을 집어넣어 버리면 어떤일이 생길까? * commands 구문을 살펴보자. * sbb ( Subtract with Borrow ) 이번 strcmp에서 새롭게 나온 명령이다. 이것이 왜 필요한 지 알아보자. sbb는 op2(sbb의 두번째 인자)에서 op1+cf(캐리플래그)의 값을 뺀다. 결 과는 op2에 되돌려진다. sbb명령은 복수바이트, 워드, 더블워드의 뺄셈 에 사용된다. op1과 op2의 바이트수는 일치해야 하며 sub명령과 동일하 게 플래그들이 세트된다. 즉, 작은 수에서 큰 수를 빼면 자리수를 하나 빌려와야 하는데, 이때 cf가 1로 세트된다. 따라서 다음에 sbbl %%eax, %%eax과 같은 계산을 하면 -1이 된다. subl %%eax, %%eax는 0이 되지만 sbbl을 같은 피연산자에 작동하면 자리넘김이 발생하는가의 여부에 따라 (cf의 값에 따라) 0 이나 -1 이 되는 것이다. 이제 처음부터 살펴보자. * cld 로 df를 0으로 설정하고, lodsb로 esi(cs)가 가르키는 곳에서 1바 이트를 al 로 가져온다. * scasb 는 edi가 가르키는 값과 al의 값을 비교.검색한다. 같지 않다면 (zf가 0이라면) 2f로 분기한다. 비교시에는 al 에서 edi가 가르키는 값 을 가상적으로 빼보는 데, edi가 더 크서 자리넘김이 발생한다면 cf를 1로 세트한다. 따라서 2f에서의 sbbl %%eax, %%eax는 edi가 가르키는 값이 더 크다면 %%eax에는 -1이 저장될 것이고 그렇지 않다면 0이 저장 될 것이다. orb $1, %%eax 현재 %%eax는 0 (al(esi)가 가르키는 값이 더 클 경우)이거나 -1 (edi가 가르키는 값이 더 클 경우)인데 여기에 1을 or연산을 해보자. -1일 경 우에는 -1이 되고, 0일 경우에는 1이 된다. 한번 연습장에 적으면서 검 사해보자. 이로서 strcmp에서의 cs와 ct의 비교가 이루어져 크기가 cs가 크면 1이 , ct가 크면 -1이 돌려짐을 알 수 있다. * 문자열이 끝까지 같은 경우를 보자면, lodsb, scasb, testb, jne 1b를 거쳐 루프를 반복한다. 그러다 마지막 널문자를 만나면 testb %%al, %%al로 al이 0인가를 검사해서 0이므로 xorl %%eax, %%eax의 결과값은 0이 되어 %%eax에 저장이 되고, 3f로 분기해서 종료하게 된다. * eax의 -1, 0, 1의 계산결과값은 output 필드에서 "=a" (__res) 항에 의해 __res에 되돌려진다. * 요약하면, lodsb와 scasb로 cs이 가르키는 값을 옮긴 al의 값과 edi의 값을 비교하여 널문자가 나올때 까지 같으면 xor연산으로 0을, al의 값이 더크면 or연산으로 1을, edi가 가르키는 값이 더 크면 -1을 돌려 줌을 알 수 있다. 2.6 strncmp extern inline int strncmp(const char * cs,const char * ct,size_t count) { register int __res; __asm__ __volatile__( "cld\n" "1:\tdecl %3\n\t" "js 2f\n\t" "lodsb\n\t" "scasb\n\t" "jne 3f\n\t" "testb %%al,%%al\n\t" "jne 1b\n" "2:\txorl %%eax,%%eax\n\t" "jmp 4f\n" "3:\tsbbl %%eax,%%eax\n\t" "orb $1,%%al\n" "4:" :"=a" (__res):"S" (cs),"D" (ct),"c" (count):"si","di","cx"); return __res; } * output 필드는 strcmp 때와 같이 eax의 계산결과 값을 __res로 되돌리고, input 필드에서는 포인터 cs의 값은 esi에, 포인터 ct의 값은 edi에, count의 값은 ecx에 미리 저장을 한다. registers 필드에서도 앞과 마찬 가지로 리턴값이 들어갈 eax를 제외한 변경되는 레지스터들이 적혀있다. * 앞서도 이야기 했지만 output, input 이 commands에서 %0, %1 등으로 참 조되는 참조되는 순서는 output, input 순이다. * cld로 df를 0으로 클리어한다. * decl %3은 참조순서에 따라 decl %%ecx와 똑같으며 검사할 카운트를 하 나 감소시킨다. 만일 음수이면 (sf-부호플래그-가 1이면) js 2f구문에 따라 2f로 분기한다. 라벨 2f에서는 eax를 xor연산으로 0으로 만들고 4f 로 분기하여 종료한다. * decl에 의해 음수가 아닐 경우에는 esi(cs)가 가르키는 위치로부터 한바이 트를 al로 옮겨 (lodsb) edi(ct)가 가르키는 위치의 값과 가상적으로 빼 봄으로써 같은가 검사를 한다. 같지 않다면 3f로 분기하여 sbbl구문과 orb구문에 의해 al의 값이 더 크면 1이 edi(ct)가 가르키는 위치의 값이 더 크면 -1이 eax에 저장되어 되돌려진다. strcmp에서의 orb $1, %%eax 보다는 orb %1, %%al의 구문이 정확해 보인다. * 위의 scasb 로 al의 값과 edi(ct)의 값이 같다면 testb구문에 의해 al의 값이 0인지를 검사하여 0이 아니라면 1b로 가서 루프를 돌고 0이라면 2: 에서 xor로 eax가 0으로 되고 4f로 분기하여 종료된다. * eax의 값은 "=a" (__res) 구문에 의해 __res에 저장되어 C루틴으로 돌려 진다. * 요약하면, decl로 count를 먼저 1을 뺀다음에 lodsb, scasb로 cs와 ct 의 문자들을 비교를 하여 같지 않다면 3f에서 -1, 1을 그 크기에 따라 반환하고, 같고 널문자를 만나면 xor로 eax가 0이 되어 반환되고, 같고 널문자가 아니라면 루프를 돌다가 count가 음수가 되면 끝을 낸다. 2.7 strchr C에서 strchr의 원형은 다음과 같다. char *strchr(const char *s, int c); 문자열 s에서 문자 c가 처음으로 나타나는 곳의 위치를 돌려주는 것이다. 어셈블리 루틴을 살펴보자. extern inline char * strchr(const char * s, int c) { register char * __res; __asm__ __volatile__( "cld\n\t" "movb %%al,%%ah\n" "1:\tlodsb\n\t" "cmpb %%ah,%%al\n\t" "je 2f\n\t" "testb %%al,%%al\n\t" "jne 1b\n\t" "movl $1,%1\n" "2:\tmovl %1,%0\n\t" "decl %0" :"=a" (__res):"S" (s),"0" (c):"si"); return __res; } * output 은 이전과 같다. * input 에서는 esi에 s의 값을 저장하고, %0에 c를 저장한다. 여기서 "0"은 commands에서 %0으로 참조할 수 있는 output 필드의 eax이다. 즉, eax(%0)은 입력값으로는 c가 저장되고 출력값으로는 해당문자의 찾은 위치(포인터)가 저장된다. * 마찬가지로 registers 필드에서는 si를 우리가 사용할 것임을 알린다. * movb %%al, %%ah 는 strchr에서 우리가 찾는 문자인 c가 al에 저장되 어 있으므로 ah로 백업을 한부 해둔다. * lodsb로 esi(s)가 가르키는 위치로 부터 한바이트를 읽어와서 al에 저장한다. * cmpb %%ah, %%al 로 찾는 문자와 esi(s)가 가르키는 곳으로 부터 가 져온 문자가 일치하는 지 검사한다. 같다면 je 2f에 의해 movl %1, %0은 movl %%esi, %%eax와 같이 실행되어 찾은 다음의 위치를 eax 에 저장한다. lodsb는 esi가 가르키는 곳에서 한바이트를 읽어오고 난 다음에는 esi를 하나 증가시키는 것을 상기하자. 따라서 decl %%eax로 일치하는 문자가 있는 위치로 한칸 감소시켜야 한다. * cmpb에서 ah와 al이 같지 않다면 testb 에 의해 al이 0인지 검사되 고 0이 아니면 1b로 분기하여 다시 비교루프를 반복한다. 그러다 못 찾고 널문자를 만나면 jne를 지나서 movl $1, %%esi로 esi에 1이 저장되고 movl %1, %0 에 의해 esi의 값이 eax에 저장되고 decl %0 으로 eax가 하나 감소되어 0이 되고, 이것은 그 유명한 NULL이 된다. * 결과적으로 decl은 다목적 용도로 쓰이는 셈이다. 2.8 strrchr C에서 strrchr의 원형은 다음과 같다. char *strrchr(const char *s, int c); 문자열 s에서 c문자가 마지막으로 나오는 위치를 돌려주는 것이다. 어셈블리 루틴을 살펴보자. extern inline char * strrchr(const char * s, int c) { register char * __res; __asm__ __volatile__( "cld\n\t" "movb %%al,%%ah\n" "1:\tlodsb\n\t" "cmpb %%ah,%%al\n\t" "jne 2f\n\t" "leal -1(%%esi),%0\n" "2:\ttestb %%al,%%al\n\t" "jne 1b" :"=d" (__res):"0" (0),"S" (s),"a" (c):"ax","si"); return __res; } * output 필드를 먼저 보면 "=d" (__res)에 의해 edx 계산 결과값이 __res로 돌려짐을 알 수 있다. * input 필드에서는 output 필드의 첫번째 레지스터인 edx를 "0"으로 참조하고 있으며 그 edx에 0을 집어넣고 있다. esi에 s를, eax에 c 를 대입하고 있다. 마찬가지로 값을 되돌리는 output 레지스터를 제외한 변경되는 레지스터를 마지막 필드 registers에 수록하고 있다. * commands 필드에서는 먼저 al에 저장된 찾는 문자를 ah로 복사를 한 부 해두고 있다. (movb %%al, %%ah) * 그 다음 lodsb로 esi(s)가 가르키는 곳의 값을 하나 가져와서 al에 수록한다. * cmpb %%ah, %%al로 읽어온 문자와 찾는 문자가 같은 지 비교한다. * 같지 않다면 2f로 분기하여 읽어온 문자(al)가 0이 아니라면 계속 검색해야 하므로 1b로 분기하여 루프를 돈다. cmpb에 의해 같지 않 아서 2f로 분기 했는데 testb에 의해 al이 0이면 edx의 값은 변경 되지 않고 0이 되어 결과적으로 NULL로 __res에 되돌려진다. * 만일 cmpb에 의해 찾는 문자와 읽어온 문자가 같다면 leal -1(%%esi) ,%0가 수행된다. -1(%%esi)는 esi-1과 같다. lodsb는 한번 읽어오 고 난뒤에는 esi를 하나 증가시키므로 같다고 판단될 경우에는 esi 는 벌써 다음위치를 가르키고 있으므로 leal -1(%%esi), %0은 leal -1(%%esi), %edx가 되어 같은 문자가 있는 위치를 edx에 수록 한다. lea는 mov와 의미적으로는 비슷하다. 그런 다음 testb에 의 해 al이 0인지 검사하고 0이면 문자열의 끝이므로 마지막으로 저 장된 edx의 값을 __res에 되돌린다. 만일 al이 0이 아닐 경우는 라 벨 1b로 분기하여 불러와서 비교하기를 반복하고 같을 경우는 leal 로 인해 일치한 위치가 edx가 업데이트 된다. 이렇게 하여 일치한 문자의 최종 포인터가 edx에 저장되는 것이다. * 아주 간결하게 잘 짜여져 있어서 제 역할을 다하고 있음을 알 수 있 다. ( 다음 시간에 계속된다. )