제 목:[강좌] 인라인 어셈블리를 분석하자. (3) 관련자료:없음 [571] 보낸이:한동훈 (ddoch ) 1997-02-19 15:29 조회:622 2.9 strspn strspn은 잘 사용해 보지 않았을 것이다. 원형은 다음과 같다. size_t strspn(const char *cs, const char *ct); 이것은 ct에 없는 글자들 가운데 맨 처음으로 cs에 나타난 글자의 위 치를 돌려준다. 이는 cs의 맨 처음부터 시작하여 ct에 있는 글자로 만 이루어진 스트링의 최대 길이와 같다. ct의 맨 처음 글자가 cs에 없는 글자인 경우에는 0이된다. strspn("abcdefghijklmn", "abcdefg"); 이것은 앞쪽 문자열 중 'g'까지의 갯수인 7을 반환한다. 이제 어셈블리 루틴을 살펴보자. extern inline size_t strspn(const char * cs, const char * ct) { register char * __res; __asm__ __volatile__( "cld\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" "repne\n\t" "scasb\n\t" "notl %%ecx\n\t" "decl %%ecx\n\t" "movl %%ecx,%%edx\n" "1:\tlodsb\n\t" "testb %%al,%%al\n\t" "je 2f\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" "movl %%edx,%%ecx\n\t" "repne\n\t" "scasb\n\t" "je 1b\n" "2:\tdecl %0" :"=S" (__res):"a" (0),"c" (0xffffffff),"0" (cs),"g" (ct) :"ax","cx","dx","di"); return __res-cs; } * 조금 복잡해 보이지만 하나씩 살펴보자. * output 은 "=S" (__res) 구문에 의해 esi 의 계산 결과값이 C 변수인 __res에 되돌려 짐을 알 수 있다. * input 필드를 살펴보자. * eax에는 0을 저장하고, ecx에서는 반복할 횟수로서 최대의 값을 저장 하고 있으며, "0" (cs)는 esi에 cs의 값을 저장함을 이야기 하고, "g" (ct) 는 ct의 값을 어디에 저장할 것인지를 컴파일러에게 맡긴다. * registers 필드에서는 반환값이 저장될 esi를 제외한 레지스터가 수록 되어 있다. * commands 필드를 보자. * movl %4, %%edi (movl ct, %%edi) 는 cs의 문자들을 검사할 ct의 값을 edi에 수록하고 있다. * repne, scasb 는 al(값은 0)의 값과 edi가 가르키는 곳의 값을 비교하여 같지 않다면 반복하므로 결국 ct에서 널문자가 있는 곳의 다음을 edi가 가르키게 된다. * not not은 op1의 1의 보수값을 취하여 op1에 되돌린다. 즉 op1의 각 비트를 반전시킨 후, 그 결과를 op1에 되돌린다. 플랙에는 아무런 영향도 미치 지 않는다. 위에서의 notl %%ecx는 ecx의 값을 비트반전 시킨다. 왜? 처음에 ecx의 값을 0xffffffff로 처기화 하였음을 생각하자. 그리고 repne는 한번 실 행 후 ecx의 값을 1감소시킴을 기억한다면, 이제 문자열 ct를 다음과 같이 가정해보자. ct : "abcdefg\0\0" 문자열 길이 = 7 0123456 7 8 repne, scasb로 ct(edi)가 가르키는 곳에서 0을 찾을 때까지 반복한다 면 7번위치에서 0을 찾고 edi를 하나 증가시켜 8번위치를 가르키게 하 고 repne를 종료한다. 각각의 위치를 edi가 가르킬 때의 ecx의 값은 어 떨게 변할까? 0: 0xffffffff 1: 0xfffffffe 2: 0xfffffffd 3: 0xfffffffc 4: 0xfffffffb 5: 0xfffffffa 6: 0xfffffff9 7: 0xfffffff8 8: 0xfffffff7 ecx : 0xfffffff7 -> 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 notl %%ecx -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 notl %%ecx의 계산결과는 8이 된다. 즉, ct의 문자열 길이보다 하나가 길다. * decl %%ecx 는 %%ecx를 하나 감소시켜서 ct의 문자열 길이만큼을 ecx에 취한다. 이것은 cs의 하나의 문자를 ct 문자열과의 비교횟수로써 사용 된다. * movl %%ecx, %%edx 는 ecx의 값을 edx에 백업한다. * 이제 준비작업을 끝내고 여기서 부터 본격 루프로 들어간다. * 1: lodsb 는 비교를 하기 위해서 esi로 부터 한바이트를 읽어와서 al에 위치 시킨다. testb 로 al의 값이 0인지 검사해서 (testb %%al, %%al) 0이면 문자열의 마지막이므로 2f로 분기한다(je 2f). 이때 분 기 할 때 쯤이면 esi(cs)는 널문자 다음의 위치를 가르키게 된다.그 래서 2f에서는 esi를 하나 감소시켜 cs내의 널문자를 가르키게 한다. * 분기하지 않는 경우를 계속 보자. * movl %4, %%edi는 edi에 ct의 값을 넣는다. * movl %%edx, %%ecx 는 edx에 저장되있는 ct의 문자열 크기를 ecx 에 저장한다. * repne, scasb 는 ecx의 횟수만큼 현재 al에 올라와 있는 cs의 문자하 나와 edi(ct)가 가르키는 곳의 문자를 차례대로 비교를 해서 같지 않 다면 반복한다. 그래서 al의 같은 문자가 edi내에서 나오지 않는다면 zf는 0이 될 것이고, 같은 문자가 나온다면 zf는 1로 세트될 것이다. * je 1b는 cs의 문자하나가 ct의 문자열내에 있는 지 보아서 있다면 계 속 1b루프로 가서 안나올 때까지나 널문자가 나올 때까지 반복한다. 만일 같지 않다면 목적을 달성했으므로 하나가 더 커진 esi를 하나 감소시키고 종료한다. * 역시나 라벨 1b에서는 al로 문자를 하나 읽어들이고 널문자가 아니 라면 edi로 ct의 값을 읽어들이고 ecx의 값만큼 al과 ct를 비교한다. 같다면 루프 1b로 가고 아니라면 종료한다. 즉, esi의 값은 ct의 문 자열속에 없는 문자의 다음을 가르키고 있음을 주목하자. * __res에는 마지막 esi의 값이 담겨 있고 cs는 원 비교대상 문자열이 있으므로 __res - cs는 cs내의 ct와 같지 않은 문자가 처음으로 나 타나는 곳의 인덱스를 돌려준다. 2.10 strcspn strcspn은 strspn과 반대의 역할을 한다. strcspn의 원형은 다음과 같다. size_t strcspn(const char *cs, const char *ct); 이는 cs의 맨 처음부터 시작하여 str2에 없는 글자들의 연속적인 전체 수 와 같다. extern inline size_t strcspn(const char * cs, const char * ct) { register char * __res; __asm__ __volatile__( "cld\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" /* ct의 값을 edi에 옮긴다. */ "repne\n\t" /* al(0)의 값과 edi의 값을 반복비교하여 같은지 */ "scasb\n\t" /* 검색한다. 0문자를 만나면 그다음을 가르킨다. */ "notl %%ecx\n\t" /* not 연산으로 ct의 문자열 갯수+1을 ecx에 구한다.*/ "decl %%ecx\n\t" /* ct 의 문자열 갯수를 구한다. */ "movl %%ecx,%%edx\n" /* ct의 문자열 갯수를 edx에 백업한다. */ "1:\tlodsb\n\t" /* esi에서 한문자를 al로 가져온다. */ "testb %%al,%%al\n\t" /* al이 0인가를 검사한다. */ "je 2f\n\t" /* 만일 0이라면 2f로 분기한다. */ "movl %4,%%edi\n\t" /* ct의 값을 edi에 다시 옮긴다. */ "movl %%edx,%%ecx\n\t" /* ct의 문자열 갯수를 ecx에 다시 옮긴다. */ "repne\n\t" /* al 의 문자가 ct내에 나타나는 지를 ct의 문자열 */ "scasb\n\t" /* 갯수만큼 찾기를 반복한다. */ "jne 1b\n" /* al이 ct내에 없는 문자라면 1b로 분기하여 반복 */ "2:\tdecl %0" /* esi가 하나 더 증가되어 있으므로 하나 감소시킨다.*/ :"=S" (__res):"a" (0),"c" (0xffffffff),"0" (cs),"g" (ct) :"ax","cx","dx","di"); return __res-cs; /* __res-cs는 cs내에서 ct에 없는 글자들의 전체수를*/ /* 돌려주게 된다. */ } * output 부분은 여전히 esi로서 __res에 전달된다. * input부분은 여전히 eax 에는 0이, ecx에는 0xffffffff가, esi에는 cs 가 전달되고 ct는 컴파일러에게 어디로 값이 전달될 것인지를 맡긴다. * registers 항목도 이전과 별 다를바 없다. * commands필드를 하나씩 살펴보자. 반대로 작동하는 명령이 몇개 사용된 것을 제외하고는 strspn과 별다름이 없음을 알 수 있다. * strspn과 달라진 부분은 strspn의 je 1b가 여기서는 jne 1b로 바뀐 것 밖에 없다. 즉, 이전에는 al이 ct내에 있으면 반복하던 것을 이제는 같지 않으면 반복하고 같으면 종료한다. 주석을 참고하면서 한줄씩 따 라가면 이해가 될 것이다. 2.11 strpbrk strpbrk는 또 무엇인가? 원형은 다음과 같다. char *strpbrk(const char *cs, const char *ct); strpbrk는 strcspn과 같으나 처음으로 나타난 문자의 위치를 포인터로 넘 겨 주는 것이 다르다. 어셈블리 루틴을 살펴보자. strcspn과 거의 똑같고 마지막 한줄만 다르다. extern inline char * strpbrk(const char * cs,const char * ct) { register char * __res; __asm__ __volatile__( "cld\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" /* ct의 값을 edi에 옮긴다. */ "repne\n\t" /* al(0)의 값과 edi의 값을 반복비교하여 같은가를 */ "scasb\n\t" /* 검색한다. 0문자를 만다면 그다음을 가르킨다. */ "notl %%ecx\n\t" /* not 연산으로 ct의 문자열 갯수+1을 ecx에 구한다.*/ "decl %%ecx\n\t" /* ct의 문자열 갯수를 구한다. */ "movl %%ecx,%%edx\n" /* ct의 문자열 갯수를 edx에 백업한다. */ "1:\tlodsb\n\t" /* esi에서 한문자를 al로 가져온다. */ "testb %%al,%%al\n\t" /* al이 0인지를 검사한다. */ "je 2f\n\t" /* 만일 0이면 널을 돌려주기 위해서 2f로 분기한다.*/ "movl %4,%%edi\n\t" /* ct의 값을 edi에 다시 옮긴다. */ "movl %%edx,%%ecx\n\t" /* ct의 문자열 갯수를 ecx에 다시 옮긴다.*/ "repne\n\t" /* al의 문자가 ct에 나타나는 지를 ct의 */ "scasb\n\t" /* 갯수만큼 찾기를 반복한다. */ "jne 1b\n\t" /* al이 ct내에 없는 문자라면 1b로 분기하여 반복*/ "decl %0\n\t" /* ct에 나오는 문자를 찾았으므로 esi를 하나감소 시킨다.*/ "jmp 3f\n" /* 종료한다. */ "2:\txorl %0,%0\n" /* 널 포인터를 esi에 되돌린다. */ "3:" :"=S" (__res):"a" (0),"c" (0xffffffff),"0" (cs),"g" (ct) :"ax","cx","dx","di"); return __res; } * 먼저 __res가 char *로 선언된 것에 주의하자. 그리고 esi는 역시나 __res로 값을 output 하고 있음을 알 수있다. 마지막의 return __res 는 포인터 그 차체를 리턴하고 있음에 유의하자. * strcspn과 달라진 점은 다음과 같다. strpbrk strcspn decl %0 2: decl %0 jmp 3f 2: xorl %0, %0 3: (end...) * xorl %0, %0은 esi를 0으로 만든다.(결과적으로 NULL 포인터로 만드는 것 이다.) * strcspn에서의 중간의 je 2f는 esi를 하나 감소시키고 종료했는데, strpb- rk에서는 ct에 해당하는 문자를 cs내에서 못찾았을 경우는 끝까지 가서 널을 리턴하기 위하여 2f로 분기한다. xor는 널을 저장한다. * ct에 나오는 문자를 cs에서 찾았을 경우는 esi-1 (decl %0)을 해서 직접 포인터를 넘겨준다. 2.12 strstr strstr은 한번 씩 사용해 보았음직 하다. char *strstr(const char *cs, const char *ct); 문자열 cs에서 ct가 처음으로 나타나는 곳의 포인터를 돌려준다. extern inline char * strstr(const char * cs,const char * ct) { register char * __res; __asm__ __volatile__( "cld\n\t" \ "movl %4,%%edi\n\t" /* ct의 값을 edi에 옮긴다. */ "repne\n\t" /* ct가 가르키는 곳에서 al(0)이 나올 때까지 */ "scasb\n\t" /* 검색을 반복한다. */ "notl %%ecx\n\t" /* ct의 문자열 갯수 + 1을 ecx에 구한다. */ "decl %%ecx\n\t" /* ct의 문자열 갯수를 구한다. */ "movl %%ecx,%%edx\n" /* ct의 문자열 갯수를 edx에 백업한다. */ "1:\tmovl %4,%%edi\n\t" /* ct를 edi에 다시 부른다. */ "movl %%esi,%%eax\n\t" /* cs를 eax에 백업한다. */ "movl %%edx,%%ecx\n\t" /* ct의 문자열 갯수를 ecx에 다시 부른다. */ "repe\n\t" /* cs와 ct의 문자를 ecx만큼 하나씩 */ "cmpsb\n\t" /* 하나씩 비교하기를 반복한다. */ "je 2f\n\t" /* 같다면 종료한다. 현재 eax에는 esi가 저장 */ "xchgl %%eax,%%esi\n\t" /* 같지 않다면 eax와 esi의 값들을 교환한다. */ "incl %%esi\n\t" /* 다음비교를 위해서 esi를 하나 증가시킨다. */ "cmpb $0,-1(%%eax)\n\t" /* eax가 가르키는 곳의 바로 앞이 0인지 검사 */ "jne 1b\n\t" /* 0이 아니라면 비교를 반복한다. */ "xorl %%eax,%%eax\n\t" /* 0이라면 eax에 널을 되돌린다. */ "2:" :"=a" (__res):"0" (0),"c" (0xffffffff),"S" (cs),"g" (ct) :"cx","dx","di","si"); return __res; } * commands 에서 값을 보존하기 위해서 저장과 교환이 자주 일어나는 데 이것만 자세히 보면 이해가 갈 것이다. * 먼저 output이 eax를 통해서 __res에 전달 된다는 점만 빼고는 input이나 registers 필드도 별 다를 게 없다. * commands에서 xchg는 두개의 값을 교환하는 opcode이다. 이번에는 부분 부분씩 짤라서 보자. 앞부분부터.. cld movl %4, %%edi /* ct -> edi */ repne scasb notl %%ecx decl %%ecx movl %%ecx, %%edx 여기까지는 ct의 문자열 갯수를 ecx에 구해서 edx에 백업하는 과정으로 위에서 본 바와 같다. 1: movl %4, %%edi /* ct -> edi */ movl %%esi, %%eax /* esi(cs) -> eax */ movl %%edx, %%ecx /* esi와 edi를 비교를 반복할 횟수 */ repe /* 비교 실행 */ cmpsb je 2f xchgl %%eax, %%esi incl %%esi cmpb $0, -1(%%eax) jne 1b xorl %%eax, %%eax /* 널을 만든다. */ 2: (end..) ct(esi)의 값을 edi에 다시 저장하는 이유는 이전에 edi가 변경되었기 때문 이다. esi는 이후의 비교루틴 속에서 변경이 되기 때문에 eax에 한번씩 비 교를 하기전에 백업을 해둔다. movl %%edx, %%ecx로 ct의 문자열 길이를 esi와 edi를 비교하기 위한 반복 횟수로 ecx에 옮긴다. 이후에서 ecx는 계속 변경되기 때문에 edx가 그 값을 계속 보관하고 있다. repe cmpsb는 edi와 esi가 가르키는 곳의 문자를 서로 비교를 해서 같으면 zf를 1로 세트한다. je 2f는 문자열이 서로 같으면 끝을 낸다. 이때 eax에는 esi의 첫 포인터 가 있으므로 정상적인 반환값이 된다. esi는 세부비교 루틴속에서도 계속 변하고 있는 상태이므로 유동적인 값이 된다. xchgl %%eax, %%esi는 서로의 값을 교환한다. 즉, eax의 값을 esi에 넣는 것이 중요하다. eax에는 세부비교 이전의 포인터 임을 상기하자. incl %%esi는 cs가 가르키는 속에서 esi를 하나 증가시켜 다음문자를 가 르키도록 한다. 여기서 중요한 것은 cs에서 널문자를 검색하는 과정이다. cmpb $0, -1(%%eax) 여기서 eax는 xchg가 일어나기 전의 esi의 값이다. esi는 cs내에서 움 직이므로 -1(%%eax)는 eax-1과 같고 이것은 바로 전 세부비교 루틴에서 esi가 마지막으로 가르킨 값의 바로앞을 가르킨다. 이것이 0이면 cs의 널문자를 가르키므로 찾지 못했다는 것이므로 jne 1b를 통과하여 xor 를 사용하여 eax에 0을 저장하여 NULL 포인터를 리턴한다. 만일 cmpb에서 0이 아니면 1b로 분기하여 edi, eax, ecx에 각각 필요한 값들을 옮기고 저장하여 루프를 반복한다. 즉, 1: 이후에서는 edi에는 ct가, eax는 ct내에서 한번의 외부비교를 하기 위해 ct내에서의 옵셋을 저장하는 역할을 하고, edx는 세부비교 의 반복횟수의 백업용도로, ecx는 세부비교 횟수의 용도로 사용된다. 그리고 중간에 eax와 esi의 값의 교환이 한번 일어난다. 반환은 eax 를 사용한다. 매번의 eax의 움직임을 잘 살펴보라. 이제, 정확히 이해가 되는가? 그럼, 다음으로 넘어가자.. :-) 2.13 strlen 아마 지금쯤 긴숨을 쉬는 분들이 많을 것이다. 잠시 쉬었다 하자. strlen은 너무 간단하므로 담배를 한대 붙여서 피우면서 해도 그 담배가 다 타들어가기 전에 이해를 다 마치고 이번 시간을 마감 할 것이다. extern inline size_t strlen(const char * s) { register int __res; __asm__ __volatile__( "cld\n\t" "repne\n\t" "scasb\n\t" /* al(0)의 값과 edi가 가르키는 값을 비교한다. */ "notl %0\n\t" /* ecx에 s의 문자열 길이 + 1을 구한다. */ "decl %0" /* s의 문자열 길이를 ecx에 구한다. :"=c" (__res):"D" (s),"a" (0),"0" (0xffffffff):"di"); return __res; } * output 은 ecx를 통해서 __res에 전달되고, edi 에는 s를, eax 에는 0이, ecx에는 0xffffffff가 전달된다. edi는 사용을 하므로 컴파일러에게 적절한 보관 지시를 내린다. * 앞에서 많이 보아오던 부분이므로 쉽게 이해가 갈 것이다. * input 필드에서 C에서의 변수값을 어떻게 적절히 해당 레지스터에 전달하는 지를 잘 보기 바란다. (이것으로 이번시간은 마치겠다. 다음 시간에는 string.h에서 가장 분량 이 많은 strtok를 살펴보겠다. 미리 C루틴을 한번 생각해 본다면 이해 가 빠를 것이다. ) ddoch 한동훈