INF1018 - Software Básico

Código de Máquina

1. Traduza a função abaixo para assembly, criando um arquivo foo.s:

   int foo (int x) {
     return x+1;
   }
   

2. Use gcc -m32 -c foo.s para traduzir seu programa para linguagem de máquina (o gcc vai gerar um arquivo foo.o).

   Veja qual o código de máquina que seu programa gera, usando o comando objdump -d foo.o (a opção -d do objdump faz um "disassembly" do arquivo objeto). Você pode também usar a opção -Wa,-al do gcc para listar o código de máquina gerado (o próprio gcc imprime este código).

3. Escreva agora um programa em C como descrito a seguir. Esse programa deve criar um array de bytes (unsigned char codigo[]) preenchido com o código de máquina visto no item anterior. A seguir, ele deve converter o endereço do array para um endereço de função. Para isso, declare o tipo "ponteiro para função recebendo int e retornando int", conforme abaixo:

   typedef int (*funcp) (int x);
   

   A seguir, atribua o endereço do array a uma variável do tipo acima:

   funcp f = (funcp)codigo;
   

   Agora, você pode chamar f como se fosse uma função C, fazendo, por exemplo:

   i = (*f)(10);
   

   Faça isso no seu programa. Deve ser necessário compilar seu programa com

   gcc -m32 -Wall -Wa,--execstack -o seuprograma seuprograma.c

   para permitir a execução do seu código de máquina. Execute o programa resultante.

4. Traduza agora a função abaixo para assembler,

   int foo (int x) {
     return add(x);
   }
   

Observe o código de máquina da nova função foo com gcc -c -Wa,-al ou objdump -d . Note que o código gerado contém a instrução

e8 fc ff ff ff 

Nessa instrução, o byte e8 representa o código de call, e os quatro bytes seguintes, o deslocamento da função chamada em relação à instrução seguinte ao call (isto é, a diferença entre os dois endereços).

Esse deslocamento é armazenado em little endian, e pode ser um valor negativo ou positivo, dependendo do endereço da função chamada ser "menor" ou "maior" que o da instrução seguinte ao call.

Note que o deslocamento NÃO está correto no arquivo .o, pois o endereço da função chamada somente será conhecido no passo de linkedição (a função não está definida no módulo). O montador então preenche a posição do deslocamento com um valor "default", que será depois "corrigido" pelo linkeditor.

5. Declare agora no seu arquivo C a função:

   int add (int x) {
     return x+1;
   }
   

   e modifique o programa para ele preencher no array codigo o código de máquina da nova função foo.

   Como você pode obter o endereço de add "programaticamente" (usando o operador &), você pode modificar seu programa C para calcular qual deve ser o deslocamento para a chamada de foo a add e completar o código gerado para a instrução call, preenchendo os quatro bytes que se seguem ao "opcode" e8 com esse deslocamento (lembre-se de que esse valor deve estar em little-endian!).

   Execute agora o seu programa, e verifique se tudo funciona corretamente!