Strlen und strcmp in Assembly neu erstellen: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung

Das Schreiben von Low-Level-Funktionen in Assembly mag entmutigend erscheinen, ist aber eine hervorragende Möglichkeit, Ihr Verständnis dafür zu vertiefen, wie die Dinge unter der Haube funktionieren. In diesem Blog erstellen wir zwei beliebte C-Standardbibliotheksfunktionen, strlen und strcmp, in Assemblersprache nach und lernen, wie man sie aus einem C-Programm aufruft.

Diese Anleitung ist für Anfänger geeignet. Machen Sie sich also keine Sorgen, wenn Sie neu in der Assembler-Programmierung sind. Lass uns eintauchen! ?

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung in Assembly und C-Integration
2. Was sind strlen und strcmp?
3. Einrichten Ihrer Umgebung
4. Schreiben von Strlen in Assembly
5. Schreiben von strcmp in Assembly
6. Integration von Assembly mit C
7. Kompilieren und Ausführen des Programms
8. Erwartete Ausgabe
9. Abschluss
10. Vernetzen Sie sich auf Twitter

1. Einführung in Assembly und C-Integration

Assemblersprache arbeitet auf einer sehr niedrigen Ebene, nahe dem Maschinencode. In Kombination mit einer Hochsprache wie C erhalten Sie das Beste aus beiden Welten:

• Hohe Lesbarkeit.
• Kontrolle und Optimierung auf niedriger Ebene.

In diesem Handbuch schreiben wir zwei Funktionen in Assembly – my_strlen und my_strcmp – und rufen sie aus C auf, um diese Integration zu demonstrieren.

2. Was sind strlen und strcmp?

• strlen: Diese Funktion berechnet die Länge einer nullterminierten Zeichenfolge (eine Zeichenfolge, die mit endet).
• strcmp: Diese Funktion vergleicht zwei Zeichenfolgen Zeichen für Zeichen. Es wird zurückgegeben:
  • 0, wenn die Zeichenfolgen identisch sind.
  • Ein negativer Wert, wenn die erste Zeichenfolge kleiner ist.
  • Ein positiver Wert, wenn die erste Zeichenfolge größer ist.

Wir werden ihr Verhalten in der Montage nachbilden.

3. Einrichten Ihrer Umgebung

Erforderliche Werkzeuge:

1. NASM (Netwide Assembler): Zum Zusammenstellen des Assemblercodes.
2. GCC (GNU Compiler Collection): Zum Kompilieren und Verknüpfen des C- und Assembler-Codes.

Installieren der Tools (Linux):

Führen Sie die folgenden Befehle aus:

sudo apt update
sudo apt install nasm gcc

4. Strlen in Assembly schreiben

Logik von strlen:

1. Beginnen Sie mit einem auf 0 initialisierten Zähler.
2. Lesen Sie jedes Zeichen der Zeichenfolge, bis das Null-Terminator ( ) gefunden wird.
3. Geben Sie den Zähler als Länge zurück.

Assembly-Code für my_strlen:

sudo apt update
sudo apt install nasm gcc

• Verwendete Register:
  • RDI: Zeigt auf die Eingabezeichenfolge.
  • RAX: Speichert die Stringlänge (Ausgabe).

5. Schreiben von strcmp in Assembly

Logik von strcmp:

1. Vergleichen Sie die Zeichen zweier Zeichenfolgen.
2. Stoppen Sie, wenn sich die Zeichen unterscheiden oder das Null-Terminator ( ) erreicht ist.
3. Rückgabe:
   • 0, wenn die Zeichenfolgen gleich sind.
   • Differenz der ASCII-Werte, wenn sie unterschiedlich sind.

Assembly-Code für my_strcmp:

section .text
global my_strlen

my_strlen:
    xor rax, rax           ; Set RAX (length) to 0
.next_char:
    cmp byte [rdi + rax], 0 ; Compare current byte with 0
    je .done               ; If 0, jump to done
    inc rax                ; Increment RAX
    jmp .next_char         ; Repeat
.done:
    ret                    ; Return length in RAX

• Verwendete Register:
  • RDI und RSI: Zeiger auf die Eingabezeichenfolgen.
  • RAX: Speichert das Ergebnis (Ausgabe).

6. Integration von Assembly mit C

Schreiben wir ein C-Programm, das diese Assembly-Funktionen aufruft.

C-Code:

section .text
global my_strcmp

my_strcmp:
    xor rax, rax           ; Set RAX (result) to 0
.next_char:
    mov al, [rdi]          ; Load byte from first string
    cmp al, [rsi]          ; Compare with second string
    jne .diff              ; If not equal, jump to diff
    test al, al            ; Check if we’ve hit <pre class="brush:php;toolbar:false">#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

// Declare the assembly functions
extern size_t my_strlen(const char *str);
extern int my_strcmp(const char *s1, const char *s2);

int main() {
    // Test my_strlen
    const char *msg = "Hello, Assembly!";
    size_t len = my_strlen(msg);
    printf("Length of '%s': %zu\n", msg, len);

    // Test my_strcmp
    const char *str1 = "Hello";
    const char *str2 = "Hello";
    const char *str3 = "World";

    int result1 = my_strcmp(str1, str2);
    int result2 = my_strcmp(str1, str3);

    printf("Comparing '%s' and '%s': %d\n", str1, str2, result1);
    printf("Comparing '%s' and '%s': %d\n", str1, str3, result2);

    return 0;
}

   nasm -f elf64 functions.asm -o functions.o
   gcc main.c functions.o -o main
   ./main

7. Kompilieren und Ausführen des Programms

1. Speichern Sie den Assemblercode in „functions.asm“.
2. Speichern Sie den C-Code in main.c.
3. Stellen Sie sie zusammen und verlinken Sie sie:

Length of 'Hello, Assembly!': 17
Comparing 'Hello' and 'Hello': 0
Comparing 'Hello' and 'World': -15

8. Erwartete Ausgabe

9. Fazit

Durch das Schreiben von strlen und strcmp in Assembly erhalten Sie ein besseres Verständnis von:

• Speicheroperationen auf niedriger Ebene.
• Wie Strings auf Maschinenebene verarbeitet werden.
• Assembly in C integrieren, um die Stärken beider Sprachen zu nutzen.

Welche anderen C-Standardbibliotheksfunktionen würden Sie gerne in Assembly neu erstellt sehen? Lass es mich unten in den Kommentaren wissen!

10. Vernetzen Sie sich auf Twitter

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Das obige ist der detaillierte Inhalt vonStrlen und strcmp in Assembly neu erstellen: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!