lắp ráp x86 (trên Win32)
Ở đây có vẻ rất quan trọng, và tất cả chúng ta đều không biết gì về ngôn ngữ lắp ráp trong vấn đề đó. Vì vậy, hãy làm điều đó trong lắp ráp!
Đây là một triển khai ngôn ngữ trong ngôn ngữ lắp ráp x86 (theo cú pháp NASM), với các số được lưu trữ và diễn giải dưới dạng số nguyên 32 bit không dấu, sử dụng trực tiếp ngăn xếp x86. Ngăn xếp ngăn xếp và tràn trong bất kỳ hoạt động số học nào (hoặc chia cho số 0) là lỗi thời gian chạy, chấm dứt chương trình với thông báo lỗi.
global _start
extern _GetCommandLineA@0
extern _GetStdHandle@4
extern _CreateFileA@28
extern _GetFileSize@8
extern _LocalAlloc@8
extern _ReadFile@20
extern _CloseHandle@4
extern _WriteFile@20
section .text
; ---------------------------------------------------------------------------------------
; Initialization
; ---------------------------------------------------------------------------------------
_start:
; Retrieve command line
CALL _GetCommandLineA@0
; Skip argv[0]
MOV ESI, EAX
XOR EAX, EAX
skipuntilspace:
MOV AL, [ESI]
INC ESI
TEST EAX, EAX
JE missingparam
CMP EAX, ' '
JNE skipuntilspace
INC ESI
; Open the file
PUSH 0
PUSH 80h
PUSH 3
PUSH 0
PUSH 1
PUSH 80000000h
PUSH ESI
CALL _CreateFileA@28
CMP EAX, -1
JE cannotopenfile
; Get its size
PUSH EAX
PUSH 0
PUSH EAX
CALL _GetFileSize@8
PUSH EAX
; Allocate memory buffer
PUSH EAX
PUSH 0
CALL _LocalAlloc@8
TEST EAX, EAX
MOV ESI, EAX
JZ outofmemory
POP ECX
POP EAX
PUSH EAX
; Store end-of-program pointer
MOV [programend], ESI
ADD [programend], ECX
; Read the file contents
PUSH 0
PUSH buff
PUSH ECX
PUSH ESI
PUSH EAX
CALL _ReadFile@20
TEST EAX, EAX
JZ cannotopenfile
; Close the file
CALL _CloseHandle@4
; ---------------------------------------------------------------------------------------
; Main loop of the interpreter
; ---------------------------------------------------------------------------------------
; Store the end of stack into EBP
MOV EBP, ESP
; Push an initial 0 onto the stack
XOR EAX, EAX
PUSH EAX
mainloop:
; Load the next opcode, if not end of program
XOR EAX, EAX
CMP ESI, [programend]
MOV AL, [ESI]
JAE endloop
LEA ESI, [ESI+1]
; Check if the opcode is valid
CMP EAX, (maxop - opcodetable) / 8
JA fault_invalidopcode
; Check for required stack space
MOV ECX, [opcodetable + 8 * EAX + 4]
LEA EDI, [ESP + ECX]
CMP EDI, EBP
JA fault_stackunderflow
; Jump to the respective opcode handler
MOV EAX, [opcodetable + 8 * EAX]
JMP EAX
; ---------------------------------------------------------------------------------------
; Implementation of the specific operations
; ---------------------------------------------------------------------------------------
; ************** CAT 0000 (0): Concatenate (Combine top two numbers in a stack as if they were a string. ex: 12,5 -> 125)
op_concatenate:
POP EBX
POP EAX
MOV ECX, EAX
MOV EDI, 10
concat_loop:
XOR EDX, EDX
SHL EBX, 1
DIV EDI
LEA EBX, [4 * EBX + EBX]
TEST EAX, EAX
JNZ concat_loop
ADD EBX, ECX
PUSH EBX
JMP mainloop
; ************** INC 0001 (1): Increment (Add 1 to the number on the top of the stack)
op_increment:
POP EAX
ADD EAX, 1
PUSH EAX
JNC mainloop
JMP fault_intoverflow
; ************** DEC 0010 (2): Decrement (Subtract one from the number at the top of the stack)
op_decrement:
POP EAX
SUB EAX, 1
PUSH EAX
JNC mainloop
JMP fault_intoverflow
; ************** MUL 0011 (3): Multiply (Multiply the top two numbers in the stack)
op_multiply:
POP EAX
POP EDX
MUL EDX
TEST EDX, EDX
PUSH EAX
JZ mainloop
JMP fault_intoverflow
; ************** DIV 0100 (4): Divide (Divide the 2nd-to-top number by the top number on the stack)
op_divide:
POP ECX
TEST ECX, ECX
POP EAX
JZ fault_dividebyzero
XOR EDX, EDX
DIV ECX
PUSH EAX
JMP mainloop
; ************** MOD 0101 (5): Add (Add the top two numbers on the stack)
op_add:
POP EAX
ADD [ESP], EAX
JNC mainloop
JMP fault_intoverflow
; ************** SUB 0110 (6): Subtract (Subtract the top number on the stack from the one below it)
op_subtract:
POP EAX
SUB [ESP], EAX
JNC mainloop
JMP fault_intoverflow
; ************** EXP 0111 (7): Exponent (Calculate the second-to-top number to the power of the top number)
op_exponent:
POP ECX
POP EBX
MOV EAX, 1
exploop:
TEST ECX, 1
JZ expnomult
MUL EBX
TEST EDX, EDX
JNZ fault_intoverflow
expnomult:
SHR ECX, 1
JZ expdone
XCHG EAX, EBX
MUL EAX
TEST EDX, EDX
XCHG EAX, EBX
JZ exploop
JMP fault_intoverflow
expdone:
PUSH EAX
JMP mainloop
; ************** MOD 1000 (8): Modulus: (Find the second-to-top number modulo the top one)
op_modulus:
POP ECX
TEST ECX, ECX
POP EAX
JZ fault_dividebyzero
XOR EDX, EDX
IDIV ECX
PUSH EDX
JMP mainloop
; ************** ROR 1001 (9): Rotate Right (Shift the stack down one. The number on the bottom is now on the top)
op_rotright:
MOV EAX, [EBP - 4]
LEA ECX, [EBP - 4]
SUB ECX, ESP
MOV EDX, ESI
SHR ECX, 2
LEA EDI, [EBP - 4]
LEA ESI, [EBP - 8]
STD
REP MOVSD
MOV [ESP], EAX
CLD
MOV ESI, EDX
JMP mainloop
; ************** ROL 1010 (A): Rotate Left (Shift the stack up one. The number on the top is now on the bottom)
op_rotleft:
MOV EAX, [ESP]
LEA ECX, [EBP - 4]
SUB ECX, ESP
MOV EDX, ESI
SHR ECX, 2
LEA ESI, [ESP + 4]
MOV EDI, ESP
REP MOVSD
MOV [EBP - 4], EAX
MOV ESI, EDX
JMP mainloop
; ************** DUP 1011 (B): Duplicate (Copy the top number so that it appears twice. ex: 4,1 becomes 4,1,1)
op_duplicate:
PUSH DWORD [ESP]
JMP mainloop
; ************** DU2 1100 (C): Double Duplicate (Copy the top two numbers on the stack. ex: 4,1,2 becomes 4,1,2,1,2)
op_dblduplicate:
PUSH DWORD [ESP+4]
PUSH DWORD [ESP+4]
JMP mainloop
; ************** SWP 1101 (D): Swap (Swap the top two numbers on the stack. ex: 4,1,2 becomes 4,2,1)
op_swap:
POP EAX
POP EDX
PUSH EAX
PUSH EDX
JMP mainloop
; ************** SW2 1110 (E): Double Swap (Swap the top two numbers with two below them.ex: 1,2,3,4,5 becomes 1,4,5,2,3)
op_dblswap:
POP EAX
POP EBX
POP ECX
POP EDX
PUSH EBX
PUSH EAX
PUSH EDX
PUSH ECX
JMP mainloop
; ************** POP 1111 (F): Delete/Pop (Remove the number at the top of the stack)
op_pop:
POP EAX
JMP mainloop
; ---------------------------------------------------------------------------------------
; End of the program: print out the resulting stack and exit
; ---------------------------------------------------------------------------------------
endloop:
MOV ESI, ESP
printloop:
CMP ESI, EBP
JNB exit
MOV EAX, [ESI]
MOV EBX, ESI
PUSH EBX
CALL printnum
POP EBX
LEA ESI, [EBX + 4]
JMP printloop
exit:
MOV ESP, EBP
;POP EAX
XOR EAX, EAX
RET
; ---------------------------------------------------------------------------------------
; Faults
; ---------------------------------------------------------------------------------------
fault_invalidopcode:
MOV EAX, err_invalidopcode
JMP fault
fault_stackunderflow:
MOV EAX, err_stackunderflow
JMP fault
fault_dividebyzero:
MOV EAX, err_dividebyzero
JMP fault
fault_intoverflow:
MOV EAX, err_intoverflow
JMP fault
fault:
CALL print
MOV EAX, crlf
CALL print
MOV ESP, EBP
MOV EAX, 1
RET
missingparam:
MOV EAX, err_missingparameter
JMP fault
cannotopenfile:
MOV EAX, err_cannotopenfile
JMP fault
outofmemory:
MOV EAX, err_outofmemory
JMP fault
; ---------------------------------------------------------------------------------------
; Helper functions
; ---------------------------------------------------------------------------------------
printnum:
MOV EBX, 10
CALL printnumrec
MOV EAX, crlf
JMP print
printnumrec:
PUSH EAX
PUSH EDX
XOR EDX, EDX
DIV EBX
TEST EAX, EAX
JZ printnumend
CALL printnumrec
printnumend:
MOV EAX, EDX
CALL printdigit
POP EDX
POP EAX
RET
printdigit:
ADD EAX, '0'
MOV [printbuff], EAX
MOV EAX, printbuff
JMP print
print:
MOV ESI, EAX
PUSH 0
PUSH buff
CALL strlen
PUSH EAX
PUSH ESI
PUSH -11
CALL _GetStdHandle@4
PUSH EAX
CALL _WriteFile@20
RET
strlen:
XOR ECX, ECX
strlen_loop:
CMP BYTE [ESI+ECX], 0
JE strlen_end
LEA ECX, [ECX+1]
JMP strlen_loop
strlen_end:
MOV EAX, ECX
RET
; ---------------------------------------------------------------------------------------
; Data
; ---------------------------------------------------------------------------------------
section .data
; Table of opcode handlers and required stack space (in bytes, i.e. 4*operands)
opcodetable:
DD op_concatenate, 8
DD op_increment, 4
DD op_decrement, 4
DD op_multiply, 8
DD op_divide, 8
DD op_add, 8
DD op_subtract, 8
DD op_exponent, 8
DD op_modulus, 8
DD op_rotright, 0
DD op_rotleft, 0
DD op_duplicate, 4
DD op_dblduplicate, 8
DD op_swap, 8
DD op_dblswap, 16
DD op_pop, 4
maxop:
crlf DB 13, 10, 0
err_invalidopcode DB "Invalid opcode", 0
err_stackunderflow DB "Stack underflow", 0
err_dividebyzero DB "Division by zero", 0
err_intoverflow DB "Integer overflow", 0
err_missingparameter: DB "Missing parameter: Use nexlang file.bin", 0
err_cannotopenfile: DB "Unable to open input file", 0
err_outofmemory: DB "Not enough memory", 0
section .bss
programend RESD 1
printbuff RESD 1
buff RESD 1
Để biên dịch cái này, sử dụng cái gì đó như
nasm.exe -fwin32 nexlang.asm
ld -o nexlang.exe -e _start nexlang.obj -s -lkernel32
Chương trình nhận được tên của tệp nhị phân chứa chương trình trên dòng lệnh (ví dụ nexlang.exe testprg.bin). Khi hoàn thành, nó sẽ in các nội dung cuối cùng của ngăn xếp thành đầu ra tiêu chuẩn ở định dạng có thể đọc được.
Để giúp kiểm tra, lưu các mục sau vào nex.def:
%define CAT DB 00h
%define INC DB 01h
%define DEC DB 02h
%define MUL DB 03h
%define DIV DB 04h
%define ADD DB 05h
%define SUB DB 06h
%define EXP DB 07h
%define MOD DB 08h
%define ROR DB 09h
%define ROL DB 0Ah
%define DUP DB 0Bh
%define DU2 DB 0Ch
%define SWP DB 0Dh
%define SW2 DB 0Eh
%define POP DB 0Fh
Và sau đó viết các chương trình NEX (không tồn tại của bạn, như được đặt tên trong tiêu đề câu hỏi) bằng cách sử dụng các ký hiệu được xác định ở trên và biên dịch với một cái gì đó như
nasm.exe -p nex.def -o prg.bin prg.nex
Ví dụ: đối với trường hợp thử nghiệm ban đầu, sử dụng như sau prg.nex:
INC ; 1
INC ; 2
INC ; 3
INC ; 4
DUP ; 4 4
DU2 ; 4 4 4 4
ADD ; 8 4 4
DU2 ; 8 4 8 4 4
ADD ; 12 8 4 4
DUP ; 12 12 8 4 4
ROR ; 4 12 12 8 4
ADD ; 16 12 8 4
Và cuối cùng, đối với thử thách của 2014 2014, sử dụng chương trình NEX 14 byte sau đây:
DUP ; 0 0
DUP ; 0 0 0
INC ; 1 0 0
INC ; 2 0 0
SWP ; 0 2 0
CAT ; 20 0
SWP ; 0 20
INC ; 1 20
DUP ; 1 1 20
INC ; 2 1 20
INC ; 3 1 20
INC ; 4 1 20
CAT ; 14 20
CAT ; 2014