제 목:[강좌] 인라인 어셈블리를 분석하자. (4) 관련자료:없음 [572] 보낸이:한동훈 (ddoch ) 1997-02-19 22:30 조회:601 2.14 strtok 미리 숨을 크게 한번 쉬자. 그렇다고 해서 주눅들 필요는 없다. 분량 만 많을 뿐이지 이전에서 보아왔던 루틴들의 지겨운 반복일 뿐이다. 차분히 토막토막 내어보자. 리눅서에게는 불가능이 없지 않은가? 이와 같은 C의 소스가 "/usr/src/linux/lib/string.c"에 있으니 복잡 한 것은 비교를 해가면서 보는 것도 재미있을 것이다. 물론 이 둘 다 리누스 토발즈에 의해 쓰여졌다. 먼저 C에서의 strtok의 행동양식부터 파악하자. char *strtok(char *s, const char *ct); 한마디로 strtok은 다른 함수들에 비해볼 때 비정상적인 것임은 틀림 없다. 유용하기는 하지만.. ^^; 잠시 아래의 소스를 테스트해보자. 행동양식이 이해가 될 것이다. --------------------------------------------------------------------- #include #include void main() { char str[] = "ab:cd::ef"; char *del = ":"; char *token; token = strtok(str, del); while (token != NULL) { printf("%s\n", token); token = strtok(NULL, del); } printf("again = %s\n", str); } --------------------------------------------------------------------- 결과는 다음과 같다. ab cd ef 즉, 처음에 strtok(str, del)과 같이 호출하면 str에서 del에 해당 하는 문자가 나올경우 '\0'으로 채우고 처음으로 del에 해당되지 않는 문자에 대한 포인터를 리턴한다. 따라서 str : "ab\0cd::ef\0" index: 012 3456789 와 같이 되어 있을 것이다. index 0의 포인터를 돌려주고 아마도 index 3의 포인터는 ___strtok 전역변수에 저장할 것이다. 그 다 음에 token = strtok(NULL, del); 와 같이 호출하여 str대신에 NULL이 주어진다면 이전에 저장된 ___strtok 변수를 사용할 것이다. 이번에는 index 5를 '\0'로 채우 고 index 3의 포인터를 반환할 것이고 index 6에 대한 포인터는 다시 ___strtok에 저장될 것이다. strtok(NULL, del)을 한번 더 호출 한다 면 index 6에서 del에 해당하는 문자는 건너뛰고 index 7에 대한 포 인터를 돌려줄 것이고, 더이상 del 문자가 보이지 않고 '\0'을 만나 므로 ___strtok에는 NULL을 저장할 것이다. 한번 더 위와 같이 호출한다면 이제는 더 이상 분리할 토큰이 없으므로 ___strtok의 NULL을 리턴값으로 돌려 줄 것이다. 만일 strtok(str2, del)과 같이 다른 문자열에 대한 작업을 한다면 ___strtok 변수의 값이 더이상 이전의 문자열 포인터에 대한 정보 를 가지지 않고 새롭게 처음부터 시작할 것이다. "/usr/src/linux/lib/string.c"의 strtok의 C 소스를 잠깐 보자. 제일 앞쪽에 ___strtok 이 전역변수로 선언되어 있다. --------------------------------------------------------------------- /* strtok -- /usr/src/linux/lib/string.c 에서.. */ char * ___strtok = NULL; char *strtok(char *s, const char *ct) { char *sbegin, *send; /* s의 값이 NULL(0)이면 이전에 저장된 ___strtok 의 값이 sbegin에 저장되고 아니면 s의 값이 sbegin으로 저장되어 새로운 str(s)에 대해서 작업을 한다. */ sbegin = s ? s : ___strtok; /* sbegin이 NULL(0)이라는 것은 ___strtok이 NULL(0)이라는 것을 의미하며 더이상 분리할 토큰이 없다는 것을 의미 한다. NULL을 리턴한다. */ if (!sbegin) { return NULL; } /* sbegin은 이제 ct와 함께 strspn으로 호출된다. strspn 의 역할은 sbegin에서 ct에 없는 문자가 처음으로 타나 나는 곳의 위치를 돌려준다. 이제 sbegin은 처음으로 ct 에 속하지 않는 sbegin내에 위치를 가르킨다. 위의 예를 들면 "ab:cd::ef\0" : ct = ":" 0123456789 에서 sbegin은 index 0을 가르킬 것이다. */ sbegin += strspn(sbegin, ct); /* strspn 함수 사용 */ /* 만일 sbegin이 가르키는 문자가 널이라면 더 이상 분리할 토큰이 없으므로 ___strtok을 NULL로 세팅하고 NULL을 리 턴한다. */ if (*sbegin == '\0') { ___strtok = NULL; return (NULL); } /* strpbrk는 strspn과는 거꾸로 동작한다. 즉, sbegin에서 부터 시작하여 ct에 해당하는 문자가 나오는 첫 위치를 포 인터로 돌려준다고 했다. 앞서의 예를 들면, "ab:cd::ef\0" : ct = ":" 0123456789 strpbrk를 호출하면 현재 sbegin은 index 0을 가르키고 있으 므로 그 리턴 포인터는 ct(":")가 처음으로 나오는 index 2 에 대한 포인터를 send로 넘겨줄 것이다. */ send = strpbrk( sbegin, ct); /* strpkrk 함수 사용 */ send가 널포인터가 아니고 send가 널문자를 가르키지 않는다 면 send가 가르키고 있는 index 2는 '\0'문자로 되고 send의 값은 이후의 호출을 위해서 1이 증가하여 ___strtok에 저장을 한다. sbegin은 현재 어디를 가르키고 있는가? 마지막으로 sbegin이 사용된 곳은 바로 위의 index 0을 가르키고 있을 때이다. 따라서 index 0에 대한 포인터를 최종적으로 리턴 한다. ___strtok은 현재 index 3에 대한 포인터를 보유하고 있다. */ if (send && *send != '\0') *send++ = '\0'; ___strtok = send; return (sbegin); } --------------------------------------------------------------------- 이제 정확히 이해가 되는가? 나머지의 문자열에 대해서도 함수를 돌려 보라. 위의 프로그램의 흐름과 같은 간단히 그림을 그려보겠다. 어셈블리 루틴에서 참고가 될 것이다. [그림1] ---------------------------------------------------------------------- 0이 아님 s -------------> sbegin = s -------------> sbegin = ___strtok 0 임 0 임 *sbegin ------------> ___strtok = 0, return 0 strpbrk(sbegin, ct) -----> send 0이 아님 send && *send -------> *send++ = 0, ___strtok = send, return sbegin ----------------------------------------------------------------------- 이렇게 장황하게 설명하는 것은 어셈블리 루틴에서의 부하를 조금이라도 줄이 고자 하는 마음에서이다. 이제 어셈블리 루틴을 대략적으로 살펴보자. ----------------------------------------------------------------------- extern inline char * strtok(char * s,const char * ct) { register char * __res; __asm__ __volatile__( "testl %1,%1\n\t" "jne 1f\n\t" "testl %0,%0\n\t" "je 8f\n\t" "movl %0,%1\n" "1:\txorl %0,%0\n\t" "movl $-1,%%ecx\n\t" "xorl %%eax,%%eax\n\t" "cld\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" "repne\n\t" "scasb\n\t" "notl %%ecx\n\t" "decl %%ecx\n\t" "je 7f\n\t" /* empty delimiter-string */ "movl %%ecx,%%edx\n" "2:\tlodsb\n\t" "testb %%al,%%al\n\t" "je 7f\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" "movl %%edx,%%ecx\n\t" "repne\n\t" "scasb\n\t" "je 2b\n\t" "decl %1\n\t" "cmpb $0,(%1)\n\t" "je 7f\n\t" "movl %1,%0\n" "3:\tlodsb\n\t" "testb %%al,%%al\n\t" "je 5f\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" "movl %%edx,%%ecx\n\t" "repne\n\t" "scasb\n\t" "jne 3b\n\t" "decl %1\n\t" "cmpb $0,(%1)\n\t" "je 5f\n\t" "movb $0,(%1)\n\t" "incl %1\n\t" "jmp 6f\n" "5:\txorl %1,%1\n" "6:\tcmpb $0,(%0)\n\t" "jne 7f\n\t" "xorl %0,%0\n" "7:\ttestl %0,%0\n\t" "jne 8f\n\t" "movl %0,%1\n" "8:" :"=b" (__res),"=S" (___strtok) :"0" (___strtok),"1" (s),"g" (ct) :"ax","cx","dx","di","memory"); return __res; } ------------------------------------------------------------------ * output ebx를 통하여 __res로 값을 하나 전달하고, (%0) esi를 통하여 ___strtok 전역변수에 값을 전달한다. (%1) * input ebx를 통하여 ___strtok의 값을 전달하고, -- %0 esi를 통하여 s의 값을 전달하며, -- %1 ct의 값의 전달은 컴파일러에게 맡긴다. (%4) 여기에서 ___strtok은 ebx로 값이 전달되지만 나중에는 esi의 계산결과 가 ___strtok으로 저장된다. ebx에서는 __res가 나온다. 입력과 출력이 서로 엇갈리므로 잘 살펴봐야 한다. 프로그램에서는 %0, %1, %4로 각각 ebx와 esi,ct가 참조되고 있다. ct의 값이 전달된 곳은 output, input 의 순서에 따라 %2가 아니고 %4이다. * registers 리턴하는 레지스터 ebx, esi를 제외한 "ax", "cx", "dx", "di", "memory" 를 보호하고 있다. * commands 먼저 C에서 char * __res를 하나 선언하고 있다. ___strtok은 전역변수 로 이미 존재해야 한다. 라벨단위로 짤라서 집중적으로 살펴보자. /* if (s != NULL) goto 1; else if (___strtok == NULL) goto 8(return NULL); else __res = ___strtok; # s 가 NULL이 아니면 새로운 문자열에 대한 작업이 시작되므로 1: 로 간다(testl %1, %1; jne 1f). # 만일 s가 NULL일 경우는 이미 전단계에서 작업이 진행된 상태로 보므로 ebx로 전달된 ___strtok의 값이 NULL이면 더이상 분해할 토큰이 없다는 이야기가 된다. 따라서 종료한다(testl %0, %0; je 8f). 종료시에는 결과값으로 현재 ebx (원래의 ___strtok의 값: NULL)이 __res 로 리턴되고, s가 NULL 인 상태이고, 이것이 esi에 전달되었으므로 ___strtok에는 NULL이 저장된다. (output 필드) # s 가 NULL이고 ___strtok이 NULL이 아니라면 현재 작업이 진행중이므 로 esi(source index)로 옮긴다. esi는 원래 작업처로 쓰인다 (movl %0, %1). */ "testl %1,%1\n\t" /* testl %%esi(s), %%esi */ "jne 1f\n\t" "testl %0,%0\n\t" /* testl %%ebx(___strtok), %%ebx */ "je 8f\n\t" "movl %0,%1\n" /* movl %%ebx(___strtok), %%esi */ /* __res = 0; 그리고 ct의 문자열의 길이를 구하는 부분이다. */ # ebx를 0으로 만든다. (xorl %0, %0) # ct의 문자열의 길이를 구하기 위한 검사반복횟수를 0xffffffff로 하여 ecx에 저장한다. (movl $-1, %%ecx) # eax를 0으로 만든다. (xorl %%eax, %%eax) # ct의 길이를 구하기 위해 ct를 dest index로 옮긴다. (movl %4,%%edi) # repne, scasb로 al(현재 0)의 값이 edi가 가르키는 곳에 있는 값이 같은 지를 ecx만큼 반복한다. edi의 값이 변경된다. # notl, decl로 ecx에 ct의 길이를 구한다. # 만일 ecx가 0이면 ct가 ""이 되므로 7로 간다. (je 7f) */ # 세부비교횟수인 ecx를 안전한 edx에 보관한다. (movl %%ecx,%%edx) "1:\txorl %0,%0\n\t" /* xorl %%ebx, %%ebx */ "movl $-1,%%ecx\n\t" /* 검사반복 횟수 0xffffffff -> ecx */ "xorl %%eax,%%eax\n\t" "cld\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" /* movl (ct), %%edi */ "repne\n\t" "scasb\n\t" "notl %%ecx\n\t" "decl %%ecx\n\t" "je 7f\n\t" /* if (strlen(ct) == 0) goto 7; */ "movl %%ecx,%%edx\n" /* __res += strspn(__res, ct); strspn루틴이다. al이 edi속에 포함되는가를 살펴서 포함된다면 루프를 반복하여 처음으로 edi(ct)속에 포함되지 않는 곳을 구한다. s문자열을 al로 끌어올리는 도중에 0이 발견된다면 문자열의 끝이므로 7로 간다. 이 이야기는 s내에서 토큰 분리자를 만나고 있는 가운데 '\0'을 만난 다는 이야기다. 현재 __res = 0이다. 따라서 7에서 NULL을 저장한다. 계산된 esi의 값을 ebx로 저장하는 부분을 눈여겨 봐두자. 이것은 output 에서 __res로 리턴될 값이다. */ "2:\tlodsb\n\t" /* al에 esi(s)에서 하나의 문자를 가져온다. */ "testb %%al,%%al\n\t" /* al 이 0이면 7 로 */ "je 7f\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" /* edi가 변경되어서 다시 가져옴 ct ==> edi */ "movl %%edx,%%ecx\n\t" /* 세부비교에서 반복횟수를 가져옴 */ "repne\n\t" /* al(0)의 값과 edi가 가르키는 곳의 값이 */ "scasb\n\t" /* 같을 때까지 비교반복 */ "je 2b\n\t" /* 같다면 2로 */ "decl %1\n\t" /* 다르다면 esi(s)를 하나 감소 */ "cmpb $0,(%1)\n\t" /* *esi(*s)에서 널이 나온다면 7로 */ "je 7f\n\t" "movl %1,%0\n" /* esi -> ebx */ /* send = strpbrk( __res, ct); if (send == NULL) goto 5; /* testb %%al, %%al; je 5f */ if (*send == '\0') goto 5; else *send++ = '\0'; 여기는 strpbrk 역할을 한다. 위에서는 del(또는 ct)에 해당하지 않는 문 자("ab:cd::ef"중 'a'과 같은 것)를 찾았지만 이제는 토큰분리자로 쓰이 는 del(ct -- 예에서는 ":")를 s내에서 찾는다. 따라서 s내에서 0을 만 나더라도 __res는 NULL이 되지 않고 ___strtok만 NULL이 된다. "3:\tlodsb\n\t" /* esi에서 하나불러서 al 로 */ "testb %%al,%%al\n\t" /* esi의 현재문자가 0이면 5 로 */ "je 5f\n\t" "movl %4,%%edi\n\t" /* edi가 변경되어서 다시 가져옴 ct ==> edi */ "movl %%edx,%%ecx\n\t" /* 반복횟수를 가져옴 */ "repne\n\t" /* al 의 문자와 edi의 문자를 횟수만큼 비교 */ "scasb\n\t" "jne 3b\n\t" /* s의 현재문자가 ct에 나오지 않는다면 3으로*/ "decl %1\n\t" /* 나왔다면 esi를 하나감소 */ "cmpb $0,(%1)\n\t" /* *esi가 0인가를 검사 */ "je 5f\n\t" /* 널이면 5로 */ "movb $0,(%1)\n\t" /* 0을 *esi(*s)에 추가 */ "incl %1\n\t" /* esi를 하나증가시키고 6으로 */ "jmp 6f\n" /* ___strtok = NULL */ "5:\txorl %1,%1\n" /* esi를 0으로 만듬 */ /* if ( *send != '\0') goto 7; if ( *send == '\0') ___strtok = NULL; */ "6:\tcmpb $0,(%0)\n\t" /* *ebx가 0인지 검사해서 아니면 7로 */ "jne 7f\n\t" "xorl %0,%0\n" /* *ebx가 0이면 ebx를 0으로 만듬 */ /* if (__res != 0) goto 8; else ___strtok = __res; "7:\ttestl %0,%0\n\t" /* ebx가 0인지 검사해서 아니라면 8로 */ "jne 8f\n\t" "movl %0,%1\n" /* ebx 를 esi로 */ /* return __res; */ "8:" :"=b" (__res),"=S" (___strtok) :"0" (___strtok),"1" (s),"g" (ct) :"ax","cx","dx","di","memory"); return __res; } --------------------------------------------------------------------- 상당히 복잡함을 느낄 것이다. 하지만 중간 중간 라벨 단위로 해당하는 C의 형태를 기술해 두었으므로 비교적 이해가 될 것이다. 라벨 1번 이전에는 ebx, esi가 input과 output 이 혼재하는 상황이므로 잘 연관시켜야 한다. 1번이후부터는 ebx는 __res와 esi는 ___strtok과 연관을 시켜서 유심히 살펴보자. 같은 소스이지만 C로 하는 것보다 어 셈블리어로 기술하면 라벨로의 점프 때문에 얼마나 혼잡스러운지 납득 이 갈것이다. 이해가 잘 되는가? 나름대로 이해를 하셨다면 여러분도 이제 AT&T인 라인 어셈블리에 어느정도 익숙해졌다고 볼 수 있으며 간단한 루틴 은 자신의 소스에 포함을 시킬 수 있는 능력을 가졌다고 봐도 과언 이 아닐것이다. 아울러 커널 소스 같은 곳에서 나오는 인라인 어셈 블리도 잘 납득이 될 것이다. 보호모드만 제외한다면.. 이번 시간에는 strtok 하나만으로 400라인을 차지한 것 같다. 마의 strtok을 이해하신 분에게 힘찬 박수를 보내고 싶다. ^^; 고수의 입장에서 보면 언제나 쉬운 문제겠지만 우리같은 초보에게는 힘들 따름이다. 여러분들이 커널소스나 어셈블리 관련 소스를 공부할 기 회가 있다하더라도 한 모듈이 이 만큼 많이 나오는 것은 보기가 힘 들 것으로 믿는다. 아마 필자도 이말을 제번벅 할 일이 있을 지도 모르겠지만.. 다음시간까지 푹 쉬었다가 나머지 작은 몇개의 루틴들밖에 안남았 으니 힘을 내고 도전해보자. 뭔가 하나 정도는 끝을 봐야 할게 아 닌가? 다음시간이 마지박이 될 것 같다. 또치 한동훈