Koodit: Assembly: C-kielen tietue parametrina assembly-funktiolle

Vinkki esittelee, miten x86-assembly funktiolle voidaan parametrina antaa C-kielen tietue (struct). Vinkki on periaatteessa jatkoa vinkille numero 1828: Assembly-funktioiden kutsuminen C-koodista (https://www.ohjelmointiputka.net/koodivinkit/25102-assembly-assembly-funktioiden-kutsuminen-c-koodista).

Huom! Koodi ei välttämättä toimi kaikilla kääntäjillä, mutta ainakin gcc:llä sen pitäisi toimia. Itse en muilla ole kokeillut. Ilmoitelkaa, jos ei toimi.

Kuten vinkissi 1828 opimme, niin C:ssä parametrit välitetään funktioille pinon avulla. Määrittelyssä viimeinen parametri laitetaan pinoon aina ensimmäisenä, niin myös tietueet. Tietue kumminkin voi sisältää useampia erityyppissiä muuttujia. Kun koko tietue välitetään parametrina (ei siis vain osoitetta), niin tietueen sisältämät eri muuttujat laitetaan myös pinoon. Siinäkin pätee sama käänteinen järjestys. Viimeisenä määritelty muuttuja laitetaan pinoon ensimmäisenä.

Kun tietueen muuttujiin halutaan päästä käsiksi assembly-koodissa, niin käytämme apuna taas pino-osoitinta %esp. Tietueet kuitenkin voivat sisältää muuttujia, jotka varaavat eri suuruisia määriä tilaa muistista. Char vaatii yhden tavun, unsigned int yleensä neljä 32-bittisillä järjestelmillä jne. Kääntäjä kuitenkin yleensä varaa muuttujille tilaa niin, että jokaisen muuttujan osoite on kahdella tai neljällä jaollinen (riippuen muuttujan koosta), koska sellaisten osoitteiden kanssa työskentely on tehokkaampaa. Tätä on ehkä yksinkertaisinta selventää koodin avulla.

Esimerkissämme määritellään Maatila -tietue seuraavasti:

typedef struct {
	char farmari[10];
	unsigned int pituus;
	unsigned int leveys;
} Maatila;

Merkkitaulukko vie tilaa siis kymmenen tavua ja pituus- ja leveys -muuttujat neljä tavua. Kun mietimme mihin osoitteisiin kääntäjä sijoittaa nämä, niin ainakin gcc usein optimoi niin, että muuttujalle pituus varattu osoite onkin 12:sta tavun päässä merkkitaulukon alusta, vaikka taulukolle tarvitaan vain kymmenen tavua. Näin kuitenkin saadaan pituus-muuttuja neljällä jaolliseen osoitteeseen.

Kun sitten assembly-funktiossa haluamme päästä käsiksi pituus muuttujan, meidän pitää ottaa tuo muuttujien sijoittelu huomioon. Lisäksi pinossa on jo etukäteen paluuosoite ja funktion alussa sinne laitetaan myös %ebp. Kumpikin vievät neljä tavua. Merkkitaulukko vie 12 tavua, vaikka sen koko onkin vain 10 tavua. Siis muuttuja pituus on osoitteeessa %esp+(4+4+12)=%esp+20.

Gcc:ssä on olemass myös tapa käskeä kääntäjää laittamaan kaikki tietueen muuttujat muistiin peräkkäin. Tietyissä tapauksissa tämä on kovin hyödyllinen ominaisuus. Se saadaan lisäämällä tietueen perään __attribute__((packed)). Lisää tietoa löytyy gcc:n manuaalista.

Koodia ei ole paljoa kommentoitu, koska mielestäni se on melko selkeää. Tärkein asia mielestäni vinkissä on kerta tuo muuttujille varattu tila.

Kääntäminen:
as asm.s -o asm.o
gcc main.c -c -o main.o
gcc main.o asm.o -o farmi
Ajaminen:
./farmi

main.c

/* Koodi on yksinkertaista ja siksi hyvin kommentoimatonta */

#include <stdio.h>

typedef struct {
	char farmari[10];
	unsigned int pituus;
	unsigned int leveys;
} Maatila;

/* Funktio, joka laskee palauttaa arvon (pituus*leveys) */
extern int laske_ala(Maatila tila);

int main(int argc, char *argv[]){
	Maatila farmi = {"Perunasto"};
	farmi.pituus = 3;
	farmi.leveys = 4;
	printf("Tilan omistaja: %s\n", farmi.farmari);
	printf("Pinta-ala: %i\n", laske_ala(farmi));
}

asm.s

#.text sisältää suoritettavaa koodia
.section .text

#Määritellään funktio globaaliksi eli se näkyy muuallekin
.globl laske_ala

#Funktio saa parametrinään tietueen Maatila
laske_ala:
	pushl %ebp
	movl %esp, %ebp
	movl 20(%ebp), %eax	#pituus
	movl 24(%ebp), %ecx	#leveys
	imull %ecx, %eax	#Kerrotaan, tulos on rekisterissä %eax
	movl %ebp, %esp
	popl %ebp
	ret