2017-2018-1 20155310 《信息安全系统设计基础》第五周学习总结

教材学习内容总结

•三种寻址方式：立即数寻址、寄存器寻址方式、存储器寻址方式寻址方式。

•浮点数主要有两种形式：单精度（4字节）值，对应于C语言数据类型float；双精度（8字节）值，对英语C语言数据类型double。

•常用条件码：CF:进位标志。ZF：零标志。SF：符号标志。OF:溢出标志。

•CMP指令根据他们的两个操作数之差来设置条件码。除了只设置条件码而不更新目标寄存器之外，CMP与SUB行为是一样的。

•操作系统负责管理虚拟地址空间，将虚拟地址翻译成实际处理器存储器中的物理地址。

•程序寄存器组是唯一能被所有过程共享的资源。惯例是为了防止一个过程P调用另一个过程Q时寄存器中的值被覆盖保存某值的两种方式

①由调用者保存。在调用之前就压进栈。

②由被调用者保存，在刚被调用的时候就压进栈，并在返回之前恢复。

•操作数的三种类型：立即数、寄存器、存储器

•栈：“后进先出”，栈顶元素的地址是所有栈中元素地址中最低的。

•有效地址的计算方式 Imm(Eb,Ei,s) = Imm + R[Eb] + R[Ei]*s

•MOV相当于C语言的赋值 “=” （注意不能从内存地址直接MOV到另一个内存地址，要用寄存器中转一下）

•移位操作中移位量可以是立即数或%cl中的数

•leal不改变条件码寄存器

•SET指令根据t=a-b的结果设置条件码

•call/ret; 函数返回值存在%eax中

•寄存器使用惯例
程序寄存器组是唯一能被所有函数共享的资源。
虽然在给定时刻只能有一个函数是活动的，但是我们必须保证当一个函数调用另一个函数时，被调用者不会覆盖某个调用者稍后会用到的值。为此，IA32采用了一组统一的寄存器使用规则，所有的函数都必须遵守，包括程序库中的函数。
根据惯例：寄存器%eax、%edx、%ecx被划分为调用者保存寄存器。当过程P调用Q时，Q可以覆盖这些寄存器，不会破坏任何P所需要的数据。
另一方面，寄存器%ebx、%esi、%edi被划分为被调用者寄存器。这意味着Q必须在覆盖这些寄存器的值之前，先把它们保存到栈中，并在返回前恢复它们。此外还必须保持寄存器%ebp和%esp。
•转移控制

call Label 过程调用

call *Operand 过程调用

leave 为返回准备栈

ret 从过程调用中返回

call指令的效果是将返回地址入栈，并跳转到被调用过程的起始处。（返回地址是在程序正文中紧跟在call后面的那条指令的地址，这样当被调用过程返回时，执行流会从此处继续。）

ret指令从栈中弹出地址，并跳转到这个位置。（使用这条指令前，要使栈做好准备，栈顶指针要指向前面call指令存储返回地址的位置）

leave指令使栈做好返回的准备。它等价于：

movl %ebp, %esp ; 把寄存器%ebp中的值复制到寄存器%esp中(回收本函数的栈空间)

popl %ebp
leave指令的使用在返回前，既重置了栈指针，也重置了基址指针。

加分项Mybash的实现

使用fork，exec，wait实现mybash

1、fork函数

定义和理解：fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。

一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

代码如下：

#include <unistd.h>  
#include <stdio.h>  
int main(void)  
{  
   int i=0;  
   printf("i son/pa ppid pid  fpid/n");  
   //ppid指当前进程的父进程pid  
   //pid指当前进程的pid,  
   //fpid指fork返回给当前进程的值  
   for(i=0;i<2;i++){  
       pid_t fpid=fork();  
       if(fpid==0)  
           printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
       else  
           printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
   }  
   return 0;  
}

exec函数：
fork函数是用于创建一个子进程，该子进程几乎是父进程的副本，而有时我们希望子进程去执行另外的程序，exec函数族就提供了一个在进程中启动另一个程序执行的方法。
它可以根据指定的文件名或目录名找到可执行文件，并用它来取代原调用进程的数据段、代码段和堆栈段，在执行完之后，原调用进程的内容除了进程号外，其他全部被新程序的内容替换了。
这里的可执行文件既可以是二进制文件，也可以是Linux下任何可执行脚本文件。

exec函数族使用注意点：
在使用exec函数族时，一定要加上错误判断语句。因为exec很容易执行失败，其中最常见的原因有：
① 找不到文件或路径，此时errno被设置为ENOENT。
② 数组argv和envp忘记用NULL结束，此时errno被设置为EFAULT。
③ 没有对应可执行文件的运行权限，此时errno被设置为EACCES。
产品代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

#define MAXARGS 20              
#define ARGLEN 100             

int mybash20155310(char *arglist[])
{ 
    int pc,pr;
    pc=fork();
    pr=wait(NULL);
    if(pc==0) execute(arglist);
    else return 0;
}

int execute(char *arglist[])
{
    execvp(arglist[0],arglist);        
    perror("execvp failed");
    exit(1);
}

char *makestring(char *buf)
{
    char  *cp;
    buf[strlen(buf)-1] = '\0';      
    cp = malloc( strlen(buf)+1 );       
    if ( cp == NULL ){          
        fprintf(stderr,"no memory\n");
        exit(1);
    }
    strcpy(cp, buf);        
    return cp;          
}

int main() {
    char *arglist[MAXARGS + 1];
    int numargs;
    char argbuf[ARGLEN];

    numargs = 0;
    while (numargs < MAXARGS) {
        printf("Arg[%d]? ", numargs);
        if (fgets(argbuf, ARGLEN, stdin) && *argbuf != '\n')
            arglist[numargs++] = makestring(argbuf);
        else {
            if (numargs > 0) {
                arglist[numargs] = NULL;
                mybash20155310(arglist);
                numargs = 0;
            }
        }
    }
    return 0;
}

截图：