アセンブリでの strlen と strcmp の再作成: ステップバイステップ ガイド

アセンブリで低レベル関数を記述するのは難しそうに思えるかもしれませんが、内部でどのように機能するかについて理解を深めるには優れた方法です。このブログでは、2 つの一般的な C 標準ライブラリ関数 strlen と strcmp をアセンブリ言語で再作成し、C プログラムからそれらを呼び出す方法を学びます。

このガイドは初心者向けなので、アセンブリ プログラミングが初めてでも心配する必要はありません。飛び込んでみましょう！ ?

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目次

1. アセンブリと C 統合の概要
2. strlen と strcmp とは何ですか?
3. 環境のセットアップ
4. アセンブリでの strlen の記述
5. アセンブリでの strcmp の記述
6. アセンブリと C の統合
7. プログラムのコンパイルと実行
8. 期待される出力
9. 結論
10. Twitter でつながる

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1.アセンブリと C 統合の概要

アセンブリ言語は、マシンコードに近い非常に低レベルで動作します。 C のような高級言語と組み合わせると、両方の長所を活用できます。

• 高レベルの可読性。
• 低レベルの制御と最適化。

このガイドでは、アセンブリで 2 つの関数 (my_strlen と my_strcmp) を作成し、C から呼び出してこの統合を示します。

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2. strlen と strcmp とは何ですか?

• strlen: この関数は、ヌル終了文字列 ( で終わる文字列) の長さを計算します。
• strcmp: この関数は 2 つの文字列を 1 文字ずつ比較します。返される内容は次のとおりです。
  • 文字列が同一の場合は 0。
  • 最初の文字列が小さい場合は負の値。
  • 最初の文字列の方が大きい場合は正の値。

アセンブリでの動作を再現します。

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3.環境のセットアップ

必要なツール:

1. NASM (ネットワイド アセンブラー): アセンブリ コードをアセンブルします。
2. GCC (GNU Compiler Collection): C およびアセンブリ コードをコンパイルおよびリンクします。

ツールのインストール (Linux):

次のコマンドを実行します:

sudo apt update
sudo apt install nasm gcc

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4.アセンブリでの strlen の記述

strlen のロジック:

1. カウンターを 0 に初期化して開始します。
2. ヌル終端文字 ( ) が見つかるまで、文字列の各文字を読み取ります。
3. カウンターを長さとして返します。

my_strlen のアセンブリ コード:

sudo apt update
sudo apt install nasm gcc

• 使用されるレジスタ:
  • RDI: 入力文字列を指します。
  • RAX: 文字列長を格納します (出力)。

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5.アセンブリでの strcmp の記述

strcmp のロジック:

1. 2 つの文字列の文字を比較します。
2. 文字が異なるか、null ターミネータ ( ) に達すると停止します。
3. 戻る:
   • 文字列が等しい場合は 0。
   • ASCII 値が異なる場合の違い。

my_strcmp のアセンブリ コード:

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

• 使用されるレジスタ:
  • RDI および RSI: 入力文字列へのポインター。
  • RAX：結果（出力）を格納します。

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6.アセンブリと C の統合

これらのアセンブリ関数を呼び出す C プログラムを書いてみましょう。

C コード:

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;
}

je .done ; If

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

, strings are equal inc rdi ; Advance pointers inc rsi jmp .next_char ; Repeat .diff: sub rax, [rsi] ; Return difference .done: ret

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7.プログラムのコンパイルと実行

1. アセンブリ コードをfunctions.asmに保存します。
2. C コードを main.c に保存します。
3. それらをコンパイルしてリンクします。

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

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8.期待される出力

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9.結論

アセンブリで strlen と strcmp を記述することで、以下についてより深く理解できます。

• 低レベルのメモリ操作。
• マシンレベルで文字列が処理される方法。
• アセンブリを C と統合して、両方の言語の長所を活用します。

アセンブリで再作成したい他の C 標準ライブラリ関数は何ですか?以下のコメント欄でお知らせください。

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10. Twitter でつながる

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以上がアセンブリでの strlen と strcmp の再作成: ステップバイステップ ガイドの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。