使用 AND、OR、SHR 和 SHL 指令以及数组将循环从 x86 汇编转换为 C 语言

Posted 2023-03-22

【中文标题】使用 AND、OR、SHR 和 SHL 指令以及数组将循环从 x86 汇编转换为 C 语言

【英文标题】：Converting a loop from x86 assembly to C language with AND, OR, SHR and SHL instructions and an array

【发布时间】：2020-07-24 13:31:53

【问题描述】：

我不明白问题出在哪里，因为结果是正确的，但其中有问题，我不明白。

1.这是我必须转换为 C 的 x86 代码：

%include "io.inc"  
SECTION .data
mask    DD      0xffff, 0xff00ff, 0xf0f0f0f, 0x33333333, 0x55555555

SECTION .text
GLOBAL CMAIN
CMAIN:
    GET_UDEC        4, EAX
    MOV             EBX, mask
    ADD             EBX, 16
    MOV             ECX, 1
.L:
    MOV             ESI, DWORD [EBX]
    MOV             EDI, ESI
    NOT             EDI
    MOV             EDX, EAX
    AND             EAX, ESI
    AND             EDX, EDI
    SHL             EAX, CL
    SHR             EDX, CL
    OR              EAX, EDX
    SHL             ECX, 1
    SUB             EBX, 4
    CMP             EBX, mask - 4
    JNE             .L

    PRINT_UDEC      4, EAX
    NEWLINE
    XOR             EAX, EAX
    RET

2.我转换后的 C 代码，当我输入 0 时，它会输出正确的答案，但我的代码中有一些错误，我不明白是什么：

#include "stdio.h"
int main(void)

    int mask [5] =  0xffff, 0xff00ff, 0xf0f0f0f, 0x33333333, 0x55555555;


    int eax;
    int esi;
    int ebx;
    int edi;
    int edx;
    char cl = 0;
    scanf("%d",&eax);
    ebx = mask[4];
    ebx = ebx + 16;
    int ecx = 1;
    L:
    esi = ebx;
    edi = esi;
    edi = !edi;
    edx = eax;
    eax = eax && esi;
    edx = edx && edi;
    eax = eax << cl;
    edx = edx >> cl ;
    eax = eax || edx;
    ecx = ecx << 1;
    ebx = ebx - 4;

    if(ebx == mask[1]) //mask - 4
    
        goto L;
    

    printf("%d",eax);
    return 0;

【问题讨论】：

感谢您发布完整的问题以及您自己的尝试和详细的错误描述。

@fuz 我是新来的，但我非常感谢您的帮助，并尽一切努力让您轻松理解我的问题并浪费最少的时间

【参考方案1】：

汇编 AND 是 C 位 &，而不是逻辑 &&。 （OR 相同）。所以你想要eax &= esi。

（使用&= "compound assignment" 使 C 甚至 看起来 像 x86 样式的 2 操作数 asm，所以我建议这样做。）

NOT 也是按位翻转所有位，而不是布尔化为 0/1。在 C 中是 edi = ~edi;

阅读诸如https://www.felixcloutier.com/x86/not 之类的x86 指令手册，以及~ 和! 之类的C 运算符的手册，以检查它们是否/不是您想要的。 https://en.cppreference.com/w/c/language/expressionshttps://en.cppreference.com/w/c/language/operator_arithmetic

您应该在调试器中单步执行您的 C 和 asm，以便您注意到 first 分歧，并知道要修复哪个指令/C 语句。不要只运行整个事情并查看一个数字的结果！调试器对 asm 非常有用；不要浪费你的时间。

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CL 是 ECX 的低字节，不是单独的 C 变量。您可以在 C 中使用 uint32_t 和 uint8_t 之间的联合，或只使用 eax <<= ecx&31;，因为您没有任何东西可以将 CL 与 ECX 分开编写。 （x86 移位掩盖了它们的计数；该 C 语句可以编译为 shl eax, cl。https://www.felixcloutier.com/x86/sal:sar:shl:shr）。 ECX的低5位也是CL的低5位。

SHR 是逻辑右移，而不是算术，因此您需要使用 unsigned 而不是 int 至少对于 >>。但实际上只是将它用于一切。

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您完全错误地处理 EBX；这是一个指针。

 MOV             EBX, mask
 ADD             EBX, 16

这就像unsigned int *ebx = mask+4;

dword 的大小为 4 个字节，但 C 指针数学按类型大小缩放，因此 +1 是一个完整元素，而不是 1 个字节。所以 16 字节是 4 个双字 = 4 unsigned int 元素。

MOV             ESI, DWORD [EBX]

这是使用 EBX 作为地址的负载。如果您在调试器中单步执行 asm，这应该很容易看出：这不仅仅是复制值。

CMP             EBX, mask - 4
JNE             .L

这是 NASM 语法；它与数组开始之前的 dword 的 address 进行比较。它实际上是一个相当正常的 dowhile 循环的底部。 (Why are loops always compiled into "do...while" style (tail jump)?)

do           // .L
   ...
 while(ebx != &mask[-1]);    // cmp/jne

它从mask 数组的末尾循环，当指针越过末尾时停止。

等效地，比较可以是ebx !-= mask - 1。我用一元 & (address-of) 写了它，取消了 []，以明确它是数组前一个元素的地址。

请注意，它在 not 相等时跳跃；你有你的if()goto 倒退，只在平等上跳跃。这是一个循环。

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unsigned mask[] 应该是static，因为它在section .data 中，而不是在堆栈中。而不是const，因为它再次位于.data 而不是.rodata (Linux) 或.rdata (Windows)）

这个不影响逻辑，只影响反编译的那个细节。

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可能还有其他错误；我没有尝试检查所有内容。

【讨论】：

非常感谢彼得，但我不知道工会对于这段代码的了解程度如何，所以尽管使用了 eax = eax > cl ;我必须使用 eax = eax > ecx ??

@FARCRY3：这将是表达它的一种方式。不过，请参阅我的更新答案；最准确的方法是eax <<= ecx&31;

@PeterCordes 我不明白这个请再说一次 do // .L ... while(EBX != &mask[-1]); // cmp/jne

@FARCRY3：asm .L: ... cmp/jne .L 等效于 C do ... while() 循环。循环条件是比较地址。我最近再次更新了该文本以更清楚地说明。在 C 中，&mask[-1] 是数组开始前 4 个字节的地址。 （这样写实际上是未定义的行为；您可以写 while(EBX + 1 != mask) 或 while(ebx-- != mask) 来折叠减量。使用调试器单步执行 asm 版本并观察寄存器更改。

【参考方案2】：

if(ebx != mask[1]) //mask - 4

    goto L;

//JNE 暗示一个 !=

【讨论】：

注意其实是&mask[-1]比较指针；这显然是 NASM 语法。