作业要求

1. 在X86_64架构下实践2.5中的内容，提交代码和实践截图


2. 把2.5的内容在OpenEuler中重新实践一遍，提交相关代码和截图


3. 实验内容要经过答辩才能得到相应分数

实践过程——在x86_64架构下实现

电脑为x86_64架构，首先在ubuntu中实现一遍。

1. 将C代码编译成汇编代码

a.c:

#include
extern int B();
int A(int X, int y)
{
int d,e,f;
d = 4; e = 5; f = 6;
f = B(d,e);
}


编译为a.s，用cc -m32 -S a.c -o a.s

a.s:

.file "a.c"
.text
.globl A
.type A, @function
A:
.LFB0:
.cfi_startproc
endbr32
pushl %ebp
.cfi_def_cfa_offset 8
.cfi_offset 5, -8
movl %esp, %ebp
.cfi_def_cfa_register 5
pushl %ebx
subl $20, %esp
.cfi_offset 3, -12
call __x86.get_pc_thunk.ax
addl $_GLOBAL_OFFSET_TABLE_, %eax
movl $4, -20(%ebp)
movl $5, -16(%ebp)
movl $6, -12(%ebp)
subl $8, %esp
pushl -16(%ebp)
pushl -20(%ebp)
movl %eax, %ebx
call B@PLT
addl $16, %esp
movl %eax, -12(%ebp)
nop
movl -4(%ebp), %ebx
leave
.cfi_restore 5
.cfi_restore 3
.cfi_def_cfa 4, 4
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size A, .-A
.section .text.__x86.get_pc_thunk.ax,"axG",@progbits,__x86.get_pc_thunk.ax,comdat
.globl __x86.get_pc_thunk.ax
.hidden __x86.get_pc_thunk.ax
.type __x86.get_pc_thunk.ax, @function
__x86.get_pc_thunk.ax:
.LFB1:
.cfi_startproc
movl (%esp), %eax
ret
.cfi_endproc
.LFE1:
.ident "GCC: (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04) 9.4.0"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
.section .note.gnu.property,"a"
.align 4
.long 1f - 0f
.long 4f - 1f
.long 5
0:
.string "GNU"
1:
.align 4
.long 0xc0000002
.long 3f - 2f
2:
.long 0x3
3:
.align 4
4:


2. 用汇编语言实现简单函数，用C调用

s.s：

.global get_esp, get_ebp
get_esp:
movl %esp, %eax
ret
get_ebp:
movl %ebp, %eax
ret


s.c:

#include
int main()
{
int ebp, esp;
ebp = get_ebp();
esp = get_esp();
printf("ebp=%8x esp=%8x\n",ebp, esp);
}


对s.s和s.c进行混合编译，将C代码和汇编代码混合编译。

使用gcc -m32 s.s s.c -o s就可。程序会打印当前eax和ebp寄存器的值。

编译、运行截图：

3. 用汇编代码实现mysum()函数，用C调用

mysum.s:

.text
.global mysum, printf #mysum被调用，调用printf

mysum:
# 首先建立栈帧
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
# mysum函数代码
movl 8(%ebp), %eax # AX = x
addl 12(%ebp), %eax # AX += y

movl %ebp, %esp
pop %ebp
ret


mysum.c:

#include
int main()
{
int a,b,c;
a = 2019; b = 1320;
c = mysum(a,b);
printf("c=%d\n", c);
}


编译运行截图：

使用gcc -m32 mysum.s mysum.c -o mysum进行编译。

4. 使用汇编调用C函数

printf.s:

.text
.global sub, a, b, printf
sub:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp

pushl b
pushl a
pushl $fmt
call printf
addl $12, %esp

movl %ebp, %esp
popl %ebp
ret

.data
fmt: .asciz "a=%d,b=%d\n"


printf.c:

#include
int a,b;
int main()
{
a = 13; b = 20;
sub();
return 0;
}


编译运行截图：

实践过程——在openEuler下实现和问题解决

由于openEuler中没有支持编译运行32位代码的包，所以只能在64位下实现。（需要修改汇编代码）

1. 将C代码转为汇编代码

2. 用汇编语言实现简单函数，用C调用

以上两步没有出现任何问题，ubuntu中32位和64位的代码在openEuler中兼容。

3. 用汇编代码实现mysum()函数，用C调用

在这一步，若不修改源汇编代码，编译时出现问题，如图：



发现push和pop出现了问题。修改了很久，都没有解决。尝试过修改为pushl等，都会出错，出现段错误等。

后来我查看了一些openEuler中编译出的汇编代码，如a.s中的代码。观察发现发现在64位openEuler中，使用的sp和bp寄存器不是esp和ebp，而是rsp和rbp。

如图：





我将自己的汇编代码中的所有ebp，esp修改为rbp，rsp，然后再编译，出现以下报错：



原来，rbp和rsp的位数是64位，不能用pushl和popl（l后缀为32位。）直接使用push和pop，就可以按照其大小进行入栈和出栈了。

修改后的mysum.s:

.text
.global mysum, printf #mysum被调用，调用printf

mysum:
# 首先建立栈帧
push %rbp
mov %rsp, %rbp
# mysum函数代码
movl 8(%rbp), %eax # AX = x
addl 12(%rbp), %eax # AX += y

mov %rbp, %rsp
pop %rbp
ret


最后成功编译运行，结果运行结果出现问题:



估计也是位数导致的问题。

通过cgdb，我查看了运行中对应的数据存放的位置，重新计算了a和b在内存中的位置和ebp说存放位置之间的差值，然后修改了代码。





(查看其值所在内存地址）





差值为24和28，修改代码后，在此测试，程序得到了正确结果。

最后的mysum.s代码为:

.text
.global mysum, printf #mysum被调用，调用printf

mysum:
# 首先建立栈帧
push %rbp
mov %rsp, %rbp
# mysum函数代码
mov 24(%rbp), %rax # AX = x
add 28(%rbp), %rax # AX += y

mov %rbp, %rsp
pop %rbp
ret


4. 使用汇编调用C函数

通过尝试，发现只修改寄存器为64位无法解决问题，仍然提示段错误，通过cgdb调试发现是在调用printf时出现的。

自己编写一个hello.c，调用printf函数，查看原理。

hello.c:

#include
int main()
{
int a,b;
a=13;
b=20;
printf("a=%d,b=%d\n",a,b);
return 0;
}


用gcc -S hello.c -o hello.s得到hello.c的汇编代码，以下为hello.s截图



发现和ubuntu中32位不同，openEuler64位中，printf函数的参数不光是存在栈中的，而是还分别在esi,edx,edi中。

修改后的代码：

.text
.global sub, a, b, printf
sub:
push %rbp
mov %rsp, %rbp

push a
push b
movl -8(%rbp),%esi
movl -16(%rbp),%edx
movl $fmt,%edi
call printf

add $16, %rsp
mov %rbp, %rsp
pop %rbp
ret

.data
fmt: .asciz "a=%d,b=%d\n"


通过修改代码，重新实现64位中的printf参数传递，最终完成输出，结果图如下：

代码链接

https://gitee.com/Ressurection20191320/code/tree/master/IS/MixedProgramming