Лабораторная работа 1
Введение в низкоуровневое программирование. Встроенный отладчик. Встроенный Ассемблер
Переписываем шаблон
Поскольку весь шаблонный текст написан под MS-DOS, мы очевидным образом не можем его использовать для решения задачи под linux.
Замены требуют следующие функции:
- getch
- delay
- inp
- bioskey
getch
Наиболее простая замена будет для getch(), поскольку единственное ее назначение - ожидать нажатия клавиши. В этом контексте у линукса есть полноценная замена в виде system("pause")
delay
Здесь уже несколько посложнее, потому что DOS'овский delay использует задержку в миллисекундах, а линуксовый sleep - в секундах. Поэтому используем функцию usleep. Она принимает время задержки в микросекундах, поэтому для получения миллисекунда нужно просто умножить на 1000. То есть код:
void delay(unsigned ms)
{
usleep(ms * 1000);
}
bioskey
Из всех пока что самая сложная замена. Если вызвать bioskey(1), то она вытаст 1 если какая либо клавиша была нажата и 0 если не была. при этом проверка происходит в моменте и не блокирует выполнение программы.
Для иммитации этого на линуксе нам потребуется неканонический режим ввода в терминал, а также сделать так, чтобы все печатаемое не выводилось в курсор. Этого можно добиться 2 способами:
- Покурить гигагалактический томик по ассемблеру и узнать про системный вызов ioctl, после чего руками разметить область оперативной памяти, провести все системные вызовы, потом при помощи poll проверять наличие символов в буфере, обрабатывать ошибки и интегрировать функции через прототипы в наш код на C
- Сдаться и выбрать путь языка C
Я уже сказал, что я из слабых, поэтому писать кусок на ассемблере как-то не горю желанием (хотя может когда-нибудь в будущем по просьбам напишу)
Зависимости
Язык программирования C имеет определенный уровень абстракции от конкретных системных вызовов и предоставляет нам несколько вещей:
<termios.h>- структура данных, хранящая информацию о текущем состоянии терминала, а также удобные методыtcgetattrиtcsetattr<unistd.h>- Библиотека, используемая для унификации дескрипторов, битов и прочих унификаций<stdlib.h>- много чего, но нам для безопасности потребуетсяatexit, чтобы если что-то пошло не так, у нас не наебнулся терминал
Опционально берется <stdio.h> для целей адекватного вывода ошибок. Не обязательно, но предпочтительно
Реализация
Для начала нам необходимо сохранить свой текущий терминал, чтобы без проблем его восстановить в будущем, для этого заводим в памяти переменную (придется сделать ее глобальной, потому что на инкапсуляцию и защиту нет времени, нервов и желания)
struct termios saved_attributes;
Далее сразу напишем функцию для восстановления
void reset_input_mode()
{
tcsetattr (STDIN_FILENO, TCSANOW, &saved_attributes);
}
Здесь STDIN_FILENO - это дескриптор потока стандартного ввода (ввод с консоли по простяге). Вообще это число, но в <unistd.h> он вынесен в макрос для хоть какой-то унификации, TCSANOW - тоже число. В контексте функции tcsetattr оно заставляет изменениям в формате терминала вступить в силу немедленно, вне зависимости от того, есть ли еще в буфере текст на вывод. Другими вариантами могут стать:
TCSANOW- применить изменения сразу при сигнале и продолжать предыдущий вывод с того же места, где он кончилсяTCSADRAIN- заставит сначала очистить текущий буфер вывода до дна, а только потом сменит режим. То есть сначала все, что было на момент запроса в буфере, будет выведено, а только потом сменится режим терминалаTCSAFLUSH- то же, что иTCSADRAIN, только еще и сносит весь буффер ввода
void set_input_mode()
{
struct termios tattr;
char *name;
// Убеждаемся, что STDIN - это терминал
if (!isatty (STDIN_FILENO))
{
fprintf (stderr, "Not a terminal.\n");
exit (EXIT_FAILURE);
}
// Сохраняем параметры текущего терминала
//для последующего восстановления
tcgetattr (STDIN_FILENO, &saved_attributes);
atexit (reset_input_mode);
// Устанавливаем все режимы, которые
// нас в общем-то интересуют
tcgetattr (STDIN_FILENO, &tattr);
tattr.c_lflag &= ~(ICANON|ECHO); /* Clear ICANON and ECHO. */
tattr.c_cc[VMIN] = 0;
tattr.c_cc[VTIME] = 0;
tcsetattr (STDIN_FILENO, TCSAFLUSH, &tattr);
}
Исправление ассемблерных вставок
Должен сказать, что я не большой поклонник "inline assembly". На мой субъективный взгляд намного лучше, читаемее и стабильнее добавлять ассемблер на этапе линковки. Это дает несколько приятных бонусов:
- Код можно поддерживать на любимом ассемблере
- Код ассемблера можно компилить отдельно
- Код программы на C становится ощутимо чище (лично на мой взгляд ассемблерные вставки плохо смотрятся в коде), а также все макросы ассемблера не касаются кода на C
- Меньше потенциальных ошибок из-за того, что вы что-то не так поняли и откомпилировалось все неправильно
Помимо прочего очень важный момент: я использую gcc для компиляции, а в отличие от clang, он довольно ленивый и наши строки для ассемблера в нетронутом виде отправятся прямо в текст программы, которая затем будет скормлена ассемблеру. Отсюда следует несколько нюансов:
- Стандартный ассемблер, используемый
gcc-asи по умолчанию он использует синтаксис AT&T. Однако я не очень люблю этот синтаксис, предпочитаю работать с синтаксисом intel. Выхода тут 2:- Дать компилятору флаг -masm=intel, после чего уже собственный ассемблер переключится на intel синтаксис
- В начале каждой ассемблерной вставки ставить ".intel_syntax noprefix", а после вставки но перед параметрами ставить ".att_syntax prefix". Это может периодически плохо работать
- При написании ассемблера необходимо соблюдать все переносы строк и при этом указывать это явно (поэтому в конце строк у меня и появляются
\n\t- это поддержание табуляции и переноса строки - Компилятору надо понимать, что будет происходить с переменными и регистрами во время ассемблерной вставки, поэтому и это тоже придется указать отдельно
Собственно видно, что есть ньансы, которые и заставляют меня сделать выбор в пользу обычного ассемблера и линковки, но раз лаба хочет, чтобы использовался именно inline, то будем использовать inline