C 使用 NASM 指向 EFLAGS 的指针

Question

对于我学校的任务，我需要编写一个 C 程序，该程序使用汇编程序执行 16 位加法。除了结果外，还应返回 EFLAGS。

这是我的 C 程序:

int add(int a, int b, unsigned short* flags);//function must be used this way
int main(void){
    unsigned short* flags = NULL;
    printf("%d\n",add(30000, 36000, flags);// printing just the result
    return 0;
}

目前程序只打印出结果而不是标志，因为我无法获得它们。

这是我使用 NASM 的汇编程序:

global add
section .text

add:
    push ebp    
    mov ebp,esp
    mov ax,[ebp+8]
    mov bx,[ebp+12]
    add ax,bx
    mov esp,ebp
    pop ebp
    ret

现在一切顺利。但是我不知道如何获取必须在 [ebp+16] 处指向标志寄存器的指针。教授说我们必须使用 pushfd 命令。

我的问题就出在汇编代码上。得到标志的解决方案后，我将修改C程序以发出标志。

Answer 1

通常，您只需使用调试器来查看标志，而不是编写所有代码以将它们放入 C 变量中以进行调试打印。特别是因为体面的调试器会为您象征性地解码条件标志，而不是或同时显示十六进制值。

您不必知道或关心 FLAGS 中的哪个位是 CF，哪个位是 ZF。 (这些信息也与编写真实程序无关。我没有记住它，我只知道哪些标志由不同的条件测试，如 jae or jl 。当然，最好理解 FLAGS 只是数据您可以复制、保存/恢复，甚至可以根据需要进行修改)

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您的函数参数和返回值是 int，在您使用的 System V 32 位 x86 ABI 中是 32 位的。 (链接到 x86 标签 wiki 中的 ABI 文档)。编写一个只查看其输入的低 16 位并在输出的高 16 位中留下高位垃圾的函数是一个错误。原型(prototype)中的 int 返回值告诉编译器 EAX 的所有 32 位都是返回值的一部分。

正如 Michael 所指出的，您似乎是在说您的作业需要使用 16 位 ADD。与查看完整的 32 位相比，这将产生具有不同输入的进位、溢出和其他条件。 (顺便说一句，this article explains carry vs. overflow very well。)

这是我要做的。请注意 ADD 的 32 位操作数大小。

global add
section .text

add:
    push  ebp    
    mov   ebp,esp      ; stack frames are optional, you can address things relative to ESP

    mov   eax, [ebp+8]    ; first arg: No need to avoid loading the full 32 bits; the next insn doesn't care about the high garbage.
    add   ax,  [ebp+12]   ; low 16 bits of second arg.  Operand-size implied by AX

    cwde                  ; sign-extend AX into EAX

    mov   ecx, [ebp+16]   ; the pointer arg
    pushf                 ; the simple straightforward way
    pop   edx
    mov   [ecx], dx       ; Store the low 16 of what we popped.  Writing  word [ecx]  is optional, because dx implies 16-bit operand-size
                          ; be careful not to do a 32-bit store here, because that would write outside the caller's object.

    ;  mov esp,ebp   ; redundant: ESP is still pointing at the place we pushed EBP, since the push is balanced by an equal-size pop
    pop ebp
    ret

CWDE (8086 CBW 指令的 16->32 形式)不要与 CWD 混淆。 (AX -> DX:AX 8086 指令)。如果您不使用 AX，那么 MOVSX/MOVZX 是执行此操作的好方法。

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有趣的方式:我们可以直接向目标内存地址执行 16 位弹出操作，而不是使用默认操作数大小并进行 32 位入栈和出栈操作。这会使堆栈不平衡，因此我们可以再次取消对 mov esp, ebp 的注释，或者使用 16 位 pushf(带有操作数大小前缀，according to the docs 使其仅推送低 16 位标志，而不是 32 位 EFLAGS。)

; What I'd *really* do: maximum efficiency if I had to use the 32-bit ABI with args on the stack, instead of args in registers
global add
section .text

add:
    mov   eax, [esp+4]    ; first arg, first thing above the return address
    add   ax,  [esp+8]    ; second arg
    cwde                  ; sign-extend AX into EAX

    mov   ecx, [esp+12]   ; the pointer

    pushfw                     ; push the low 16 of FLAGS
    pop     word [ecx]         ; pop into memory pointed to by unsigned short* flags

    ret

PUSHFW 和 POP WORD 都将使用操作数大小前缀进行汇编。 objdump -Mintel 的输出，它使用与 NASM 略有不同的语法:

  4000c0:       66 9c                   pushfw 
  4000c2:       66 8f 01                pop    WORD PTR [ecx]

PUSHFW 与 o16 PUSHF 相同。在 NASM 中，o16 应用操作数大小前缀。

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如果你只需要低 8 位标志(不包括 OF)，你可以使用 LAHF将 FLAGS 加载到 AH 中并存储它。

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我不推荐直接推送到目的地。暂时将堆栈指向某个随机地址通常是不安全的。具有信号处理程序的程序将异步使用堆栈下方的空间。这就是为什么在将堆栈空间用于 sub esp, 32 或其他任何东西之前必须保留堆栈空间，即使您不打算进行会通过将更多内容压入堆栈来覆盖它的函数调用.唯一的异常(exception)是当你有一个 red-zone .

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你的 C 调用者:

您传递的是 NULL 指针，因此您的 asm 函数当然会出现段错误。传递本地地址以将函数存储到某处。

int add(int a, int b, unsigned short* flags);

int main(void) {
    unsigned short flags;
    int result = add(30000, 36000, &flags);
    printf("%d %#hx\n", result, flags);
    return 0;
}