x86 SBB с того же регистра в качестве первого и второго операнда

Question

я анализирую последовательность x86 инструкций и запутаться со следующим кодом:

135328495: sbb edx, edx 
135328497: neg edx 
135328499: test edx, edx 
135328503: jz 0x810f31c 

Я понимаю, что sbb равно des = des - (src + CF), другими словами, первая инструкция как-то положила -CF в edx. Затем это negtive-CF в CF, и test ли CF равно нулю?

Но учтите, что jz проверяет флаг ZF, а не CF! Итак, в основном, что пытается сделать предыдущая последовательность кода? Это законная последовательность действий x86, выпущенная g++ версии 4.6.3.

Код C++ на самом деле из проекта botan. Вы можете найти общий код сборки (пример расшифровки ботанов RSA) по номеру here. В дизассемблированном коде существует довольно много такой последовательности команд.

Answer 1

sbb edx, edx 

Ваш анализ этой инструкции правильно. SBB означает «вычесть с займом». Он вычитает источник из адресата таким образом, который учитывает флаг переноса (CF).

Таким образом, это эквивалентно dst = dst - (src + CF), поэтому это edx = edx - (edx + CF) или просто edx = -CF.

Не позволяйте этому обмануть вас, что исходные и целевые операнды являются как edx здесь! SBB same, same - довольно распространенная идиома в коде, сгенерированном компилятором, для выделения флага переноса (CF), особенно когда они пытаются создать нераспаковывающийся код. Существуют альтернативные способы сделать это, а именно инструкцию SETC, которая , вероятно, быстрее на большинстве архитектур x86 (см. Комментарии для более тщательного раскрытия), но не значительная сумма. Компиляторы от разных поставщиков (и, возможно, даже разных версий), как правило, предпочитают одно или другое и используют это везде, когда вы не выполняете настройку, специфичную для архитектуры.

neg edx 

Опять же, ваш анализ этой инструкции правильно. Это довольно простой. NEG выполняет отрицание с двумя дополнениями в операнде. Поэтому это всего лишь edx = -edx.

В этом случае, мы знаем, что edx первоначально содержала -CF, что означает, что его первоначальное значение было либо 0 или -1 (потому что CF всегда либо 0 или 1, включены или выключены). Отрицание означает, что edx теперь содержит 0 или 1.

То есть, если CF был первоначально набор, edx теперь будет содержать 1; в противном случае он будет содержать 0. Это действительно завершение упомянутой выше идиомы; вам необходимо NEG, чтобы полностью изолировать значение CF.

test edx, edx 

TEST инструкция такая же, как AND инструкции, за исключением того, что он не влияет на операнд-то назначения устанавливает только флаги.

Но это еще один частный случай. TEST same, same - это a standard idiom in optimized code, чтобы эффективно определить, является ли значение в регистре равным 0. Вы могли бы написать CMP edx, 0, что бы наивно делал человеческий программист, но test быстрее. (Почему это работает?Из-за таблицы истинности побитового И. Единственный случай, когда value & value == 0 - это когда value равно 0.)

Таким образом, это приводит к установке флажков. В частности, он устанавливает флаг нуля (ZF), если edx равен 0, и очищает его, если edx отличен от нуля.

Таким образом, если CF было первоначально комплект, ZF теперь будет чистым; в противном случае он будет установлен. Возможно, более простой способ взглянуть на это состоит в том, что эти три инструкции устанавливают ZF в противоположность исходному значению CF.

Ниже приведены два возможных потоков данных:

• CF == 0 → edx = → edx = 0ZF = 1
• CF == 1 → edx = -1 → → edx = 1
ZF = 0

jz 0x810f31c 

Наконец, это условный переход на основе значения ZF. Если установлено ZF, оно переходит на 0x810f31c; в противном случае он переходит к следующей инструкции.

Сложив все вместе, то этот код проверяет дополнение флага переноса (CF) через косвенный маршрут, который включает в себя нулевой флаг (ZF). Он разветвляется, если флаг переноса был изначально ясен, и проваливается, если флаг переноса был первоначально установлен.

Вот как это работает. Тем не менее, я не могу объяснить , почему компилятор решил сгенерировать код таким образом. Представляется субоптимальным на нескольких уровнях. Наиболее очевидно, что компилятор мог просто испустить инструкцию JNC (прыгать, если не переносить). Хотя мы с Питером Кордесом и в других комментариях и комментариях высказывали разные замечания, я не думаю, что имеет смысл включить все это в ответ, если не будет предоставлена ​​более подробная информация о происхождении этого кода.

Answer 2

Я понимаю, что sbb равно des = des - (src + CF), другими словами, первая инструкция каким-то образом помещает -CF в edx.

Да, edx = edx - (edx + CF) = -CF. Таким образом, sbb edx,edx установит edx до 0, когда CF = 0, и до -1 (0xFFFFFFFF), когда CF = 1. Также само вычитание приводит к новому значению CF, которое равно старому, если я не слишком запутался.

Затем это отрицательно -CF в CF и проверяет, равен ли CF нулю?

Почти да, но нет. Он отрицает edx, а не CF. Для отказа от CF есть отдельная инструкция CMC (от stc/clc/cmc).

Итак, из 0/-1 edx будет изменен на 0/1, CF снова будет установлен на 0/1 (ничего себе, я не знал, что neg устанавливает CF как ~ ZF). Также neg уже устанавливает ZF, поэтому следующее test edx,edx является избыточным.

test edx,edx не испытывает CF, но EDX (в этот момент 0 или 1), и он будет производить CF = 0 и ZF = 1/0 на величину 0/1.

Итак, вы ушли в свои мысли, придерживаясь того факта, что числовое значение в edx происходило из CF, вы все время думали о CF, но на самом деле с первого sbb вы можете забыть о старых CF, каждая следующая инструкция (включая sbb) является арифметическим, поэтому он модифицирует CF по-своему. Но те neg/test инструкции edx сфокусированы на числе в регистре, CF - только побочный продукт их расчета.

Обратите внимание, что jz проверяет флаг ZF, а не CF!

В самом деле, как это делает CF содержат 0 после последнего test, совершенно не связанную с начальным значением CF впереди sbb. С другой стороны, ZF напрямую связан с исходным значением CF таким образом, что если код начинается с CF = 1, то последние jz не будут приняты (ZF = 0), и если код начинается с CF = 0, будут приняты последние jz (ZF = 1).