Нетривиальный тривиальный калькулятор - C++

@Kastaneda · Регистрация: 12.12.2009

Привет!
Ковырясь в OpenJDK разобрался как генерится/исполняется ассемблерный код в рантайме. Решил поделиться увиденным подходом, написал калькулятор, который часто здесь просят студенты (ввести 5 + 5, напечатать ответ).
Обычно это выглядит так

C++

switch (op) {
case '+': return a + b;
case '-': return a -b;
// etc
}

а вот как это выглядит с генерацией кода в рантайме (только linux x64)

C++

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
 
 
int main()
{
    int a, b;
    char op;
    std::cin >> a >> op >> b;
 
    const int page_size = sysconf(_SC_PAGESIZE);
    unsigned char *buffer = new unsigned char[page_size * 2];    
    unsigned char *page_start = (unsigned char*)(((long)buffer) & ~(page_size - 1)); // необходимое выравнивание
    
    unsigned char opcodes[3][128] = {
      {0x48, 0x01, 0xF7, 0x48, 0x89, 0xF8, 0xC3},
      {0x48, 0x29, 0xF7, 0x48, 0x89, 0xF8, 0xC3}, 
      {0x48, 0x89, 0xF8, 0xF7, 0xE6, 0xC3}, 
    };
    
    int op_pos = std::string("+-*").find(op);
    memcpy(page_start, &opcodes[op_pos][0], 128);
 
    if (mprotect(page_start, page_size, PROT_EXEC)) {
        std::cout << "mprotect error1" << std::endl;
        return 1;
    }
    
    int res = ((int (*)(int, int))page_start)(a, b);
    std::cout << a << " " << op << " " << b << " = " << res << std::endl;
    
    return 0;
}

писал на коленке, поэтому не пинайте за константы 3, 128, etc. Может для кого-то это не будет новым, но многим, думаю, будет интересно.

P.S. допустимые арифметические операции +, - и *. Деление было уже влом делать

Никаких проверок ввода, как видите, нет.

@ISergey · 31.07.2014, 17:40

Для наглядности

C++

 unsigned char opcodes[3][128] = {
    
    /* a + b */
    
    { 
        0x48, 0x01, 0xF7,   /* add rdi, rsi */
        0x48, 0x89, 0xF8,   /* mov rax, rdi */
        0xC3                /* ret          */
    },
    
    /* a - b */
    
    {
        0x48, 0x29, 0xF7,   /* sub rdi, rsi */ 
        0x48, 0x89, 0xF8,   /* mov rax, rdi */ 
        0xC3                /* ret          */
    }, 
    
    /* a * b */
    
    {
        0x48, 0x89, 0xF8,   /* mov rax, rdi */  
        0xF7, 0xE6,         /* mul rsi      */ 
        0xC3                /* ret          */
    }, 
    
    /* a / b */ 
    
    {
        0x52,               /* push rdx     */
        0x48, 0x31, 0xD2,   /* xor rdx, rdx */
        0x48, 0x89, 0xF8,   /* mov rax, rdi */
        0x48, 0xF7, 0xFE,   /* idiv rsi     */ 
        0x5A                /* pop rdx      */
        0xC3                /* ret          */
    }, 
  
};

@Kastaneda · 31.07.2014, 19:30 **[ТС]**

Тогда еще наверное стоит сказать, что согласно call convention x64 первые 2 аргумента лягут на регистры rdi и rsi соответственно.

@ISergey · 31.07.2014, 19:48

Сообщение от Kastaneda

Тогда еще наверное стоит сказать, что согласно call convention x64 первые 2 аргумента лягут на регистры rdi и rsi соответственно.

На Windows в rcx, rdx

C++

#include <iostream>
#include <Windows.h>
 
 
int main()
{
    int a, b;
    char op;
    DWORD oldProtect;
 
    std::cin >> a >> op >> b;
 
    unsigned char opcodes[3][128] = {
 
        /* a + b */
        {
            0x48, 0x01, 0xd1, /* add rcx, rdx */
            0x48, 0x89, 0xc8, /* mov rax, rcx */
            0xc3
        }
 
        /*.......*/
    };
 
    int op_pos = std::string("+-*").find(op);
 
    VirtualProtect(&opcodes[op_pos][0], 128, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &oldProtect);
 
    int res = ((int (*)(int, int))&opcodes[op_pos][0])(a, b);
 
    std::cout << a << " " << op << " " << b << " = " << res << std::endl;
 
    return 0;
}

@Kastaneda · 31.07.2014, 19:53 **[ТС]**

Не по теме:

Сообщение от ISergey

На Windows в rcx, rdx

Да, там еще кол-во регистров отличается. Всмысле в *nix на регистрах можно передать больше аргументов

@Kastaneda Jesus loves me 4747 / 2951 / 242 Регистрация: 12.12.2009 Сообщений: 7,484 Записей в блоге: 2 Завершенные тесты: 1
	31.07.2014, 19:30 [ТС]	#3
	Тогда еще наверное стоит сказать, что согласно call convention x64 первые 2 аргумента лягут на регистры rdi и rsi соответственно. 0

@Kastaneda
	31.07.2014, 19:53 [ТС] Нетривиальный тривиальный калькулятор #5
	Не по теме: Сообщение от ISergey На Windows в rcx, rdx Да, там еще кол-во регистров отличается. Всмысле в *nix на регистрах можно передать больше аргументов 0

Опции темы