《深入理解计算机系统》练习题3.2-3.5 汇编相关

梦里梦外; 2022-04-17 03:45 605阅读 0赞

# 汇编命令总结 #

1）%eax，%dx就是寄存器的名字  
2）(%rax)。只要是有括号的了，那就是内存引用。注意x86-64中的内存引用总是用四字长寄存器给出的，即寄存器名字开头都是r开头的。(%rax)意思是取寄存器%rax中的存的地址中的存的值，相当于解引用两次，先解引用寄存器，再解引用这地址（我用“解引用”这个词只是为了方便理解）。  
3）mov命令中，两个操作数只允许有一个内存引用，即只能有一个带括号的。  
4）关于mov命令的后缀，肯定与内存引用中的寄存器的长度无关，而是与另一个寄存器的长度有关  
5）`b`代表1个字节；`w`代表1个字，2个字节；`l`代表2个字，4个字节；`q`代表4个字，8个字节。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FubGlhbjUyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 3.2 #

补充以下mov命令的后缀：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">原命令</th> 
   <th align="center">讲解</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">mov %eax, (%rsp)</td> 
   <td align="center">%eax是2个字的，所以应该是movl</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">mov (%rax), %dx</td> 
   <td align="center">%dx是1个字的，所以应该是movw</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">mov $0xFF, %bl</td> 
   <td align="center">%bl是1个字节的，所以应该是movb</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">mov (%rsp,%rdx,4), %dl</td> 
   <td align="center">%dl是1个字节的，所以应该是movb</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">mov (%rdx), %rax</td> 
   <td align="center">%rax是4个字的，所以应该是movq</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">mov %dx, (%rax)</td> 
   <td align="center">%dx是1个字的，所以应该是movw</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 3.3 #

下面的每行汇编命令都是错的，讲出原因

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">原命令</th> 
   <th align="center">讲解</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">movb $0xF, (%ebx)</td> 
   <td align="center">内存引用的寄存器必须是四个字的，改成movb $0xF, (%rbx)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">movl %rax, (%rsp)</td> 
   <td align="center">%rax是四个字而l代表两个字，改成movl %eax, (%rsp) 或者 movq %rax, (%rsp)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">movw (%rax), 4(%rsp)</td> 
   <td align="center">两个操作数不能都是内存引用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">movb %al, %sl</td> 
   <td align="center">没有寄存器名字叫%sl</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">movq %rax,$0x123</td> 
   <td align="center">dest不能作为des操作数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">movl %eax, %rdx</td> 
   <td align="center">原答案为destination operand incorrect size，改成movl %eax, %edx</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">movb %si, 8(%rbp)</td> 
   <td align="center">%si是一个字而b代表一个字节，改成movb %sil, 8(%rbp) 或者 movw %si, 8(%rbp)</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 3.4 #

有以下的c语言程序：

src_t *sp;
    dest_t *dp;
    *dp = (dest_t) *sp;

假设转换成汇编语言后， sp 的值存在寄存 %rdi, dp 的值存在 %rsi。而第一个指令都是将sp的值先导入到 %rax寄存器的相应字节中的。  
注意第一条指令就得选择好是零拓展还是符号拓展（当从小的到大的时，关心的是源操作数的有无符号），当从大到小时，就不需要选择了，毕竟直接截断就好了。  
第一条指令，也得先拓展到目标类型的大小。  
第二条指令，只需要关心目的类型的大小以此来决定后缀。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">src_t</th> 
   <th align="center">dest_t</th> 
   <th align="center">指令</th> 
   <th align="center">讲解</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">long</td> 
   <td align="center">long</td> 
   <td align="center">movq (%rdi), %rax <br> movq %rax, (%rsi)</td> 
   <td align="center">long认为8字节，所以用q；因为目标为long，所以第二条指令为q</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">char</td> 
   <td align="center">int</td> 
   <td align="center">movsbl (%rdi), %eax <br> movl %eax, (%rsi)</td> 
   <td align="center">从小到大，因为源是有符号的，所以s；因为从char到int，所以是bl；<br>拓展好了直接第二个指令移过去就好了</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">char</td> 
   <td align="center">unsigned</td> 
   <td align="center">movsbl (%rdi),%eax <br> movl %eax,(%rsi)</td> 
   <td align="center">和上面一样，但目标符号不同，但这里并不关心</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">unsigned char</td> 
   <td align="center">long</td> 
   <td align="center">movzbl (%rdi),%eax <br> movq %rax,(%rsi)</td> 
   <td align="center">因为源无符号所以用z。但第一条指令的目的是2个字的<br>使用l和%eax。之所以不直接复制到4个字；<br>因为如果更新寄存器的低4字节，那么高4字节会自动置为0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">int</td> 
   <td align="center">char</td> 
   <td align="center">movl (%rdi),%eax<br>movb %al,(%rsi)</td> 
   <td align="center">从大到小，先直接全部读，然后再按照目标类型大小截断即可</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">insigned</td> 
   <td align="center">unsigned char</td> 
   <td align="center">movl (%rdi),%eax<br>movb %al,(%rsi)</td> 
   <td align="center">和上面一样，源有无符号根本无所谓</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">char</td> 
   <td align="center">short</td> 
   <td align="center">movsbw (%rdi),%ax<br>movw %ax,(%rsi)</td> 
   <td align="center">有符号；第一条命令先从b到w；</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

总结：从小到大或一样大，两条指令的寄存器名字相同（这里指不带括号的，因为带括号的叫内存引用），但除了上表第4行，原因不明。猜想原因可能是：“常规的movq指令只能以表示为32补码数字的立即数作为操作数，然后把这个值符号拓展得到64位的值，放到目的位置”。

# 3.5 #

将下面的汇编代码转成 C 语言，假设函数函数为 void decode1( long \*xp, long \*yp, long \*zp);汇编代码为：

void decode1(1ong *xp, long *yp, long *zp);
    xp in %rdi, yp in %rsi, zp in %rdx
    decode1:
        movq (%rdi), %r8    --> %r8=*xp;
        movq (%rsi) , %rcx  --> %rcx=*yp
        movq (%rdx), %rax   --> %rax=*zp
        movq %r8, (%rsi)    --> *yp = *xp;
        movq %rcx, (%rdx)   --> *zp = *yp;
        movq %rax, (%rdi)   --> *xp = *zp;
        ret

简单来说就是，xp的值到yp里，yp的值到zp里，zp的值到xp里。书中标准答案如下：

void decode1(1ong *xp, long *yp, long *zp)
    { 
    	long x = *xp;
    	long y = *yp;
    	long z = *zp;
    
    	*yp = x;
    	*zp = y;
    	*xp = z;
    }

简化后可写成：

long temp = *zp;
    *zp = *yp;
    *yp = *xp;
    *xp = temp;
    return temp;

# 3.8 #

原题不写了，其中第三条需要手算10进制转16进制。

def solve(num):
        dict = [str(i) for i in range(10)]
        dict += ['A','B','C','D','E','F']
        #虽然是个list，却是起dict的作用
        li = []
        result = num//16
        while result >=16:
            li.append(num%16)
            
            num = result
            result = num//16
        li.append(num%16)
        li.append(result)
    
    
        while li:
            print(dict[li.pop()],end='')

简单地说就是：  
1）num除以16，有商和余数。余数是0-15的。  
2）如果一个数除以16的商，直接是0-15的，那么先入栈余数，再入栈商。  
3）如果一个数除以16的商，是>=16的，那么先入栈余数，然后将商除以16再来判断，如果是3的情况那么重复3，一直到2情况为止。

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