[CS] Assembly: Function

'컴퓨터 시스템 개론' 시리즈

1. [CS] Data Representation
2. [CS] Assembly: Introduction
3. [CS] Assembly: Control Instruction
4. [CS] Assembly: Function
5. [CS] Assembly: Array and Struct
6. [CS] Buffer Overflow
7. [CS] Intermission
8. [CS] Cache Memory

✦ Memory Structure

◆ Stack

• stack 에 data 추가 → top 에서 변화 일어남

◆ push Instruction

• push src
  1. %rsp + 8 → stack 공간 확보
  2. 얻은 공간에 src 작성
• ex) push %rax

◆ pop Instruction

• pop reg
  1. reg 에 기존 %rsp 저장되어 있던 값 저장
  2. %rsp+ 8

• ex) pop %rbx

• 여전히 memory 공간에는 값이 저장되어 있으나, 더 이상 사용 X

✦ Change of control-flow

• Example
  • C code
    • multstore

void multstore(long *dest) {
	long t = mult2(5L, 3L);
	*dest = t;
}

→ Caller function : mult2 call

- `mult2`

long mult2(long a, long b) {
	long s = a * b;
	return s;
}

→ Callee function : mult2 에 의해 call 당함

• Asssembly
  • multstore

0000000000400536 <multstore>:
400536: push %rbx
400537: mov %rdi,%rbx
40053a: mov $0x3,%esi # Setup 2nd arg
40053f: mov $0x5,%edi # Setup 1st arg
400544: call 0x400550 <mult2> # mult2(5,3)
400549: mov %rax,(%rbx) # Update *dest
40054c: pop %rbx
40054d: ret

- `mult2`

0000000000400550 <mult2>:
400550: mov %rdi,%rax # %rax := a
400553: imul %rsi,%rax # %rax := a * b
400557: ret # Return

◆ Call to the entry of a function

• call Dest
  1. return address (call 명령어 다음 줄) stack 에 저장
     • stack 에 0x400544 저장

0000000000400536 <multstore>:
...
400544: call 0x400550 <mult2> # mult2(5,3)

1. Dest 로 jump - mult2 로 이동

0000000000400536 <multstore>:
...
400544: call 0x400550 <mult2> # mult2(5,3)
400549: mov %rax,(%rbx) # Update *dest ; *dest = t
; mul2 가 계산 한 값 (%rax) 를 %rbx 가 가리키는 메모리에 저장

◆ Return to the call-site

• ret
  1. stack 에서 값 pop
  2. pop 된 값 (return address) 로 jump = pop %rip 와 동일

✦ Passing data

• 함수들 사이에 data 어떻게 전송 → promise
  • argument 6개 (인자)
    • %rdi
    • %rsi
    • %rdx
    • %rcx
    • %r8
    • %r9
  • return value (반환값)
    • %rax
• Saved
  • caller-saved
    • callee 가 자유롭게 사용할 수 있는 register
    • stack 에 따로 저장 X
    • %rdi, $rsi, %rdx, %rcx, %r8 ~ %r11
  • callee-saved
    • callee 가 복원해야 하는 register
    • 함수가 끝난 후에도 사용해야하는 register
    • %rbx, %r12 ~ %r14
  • caller 와 callee 는 상대적

◆ Function arguments

void multstore(long *dest) {
	long t = mult2(5L, 3L);
	*dest = t;
}

0000000000400536 <multstore>:
400536: push %rbx
400537: mov %rdi,%rbx
40053a: mov $0x3,%esi # Setup 2nd arg
40053f: mov $0x5,%edi # Setup 1st arg
400544: call 0x400550 <mult2> # mult2(5,3)
400549: mov %rax,(%rbx) # Update *dest
40054c: pop %rbx
40054d: ret

• function argument
  • %esi → 3 저장 : 2nd argument
  • %edi → 5 저장 : 1st argument
• %rbx 는 왜 push / pop 되는가?
  • 약속된 argument 값 아님 → 함수가 백업 & 복구해야 하는 값
  • multstore 가 callee 입장. multstore 시작 전 & 후 동일

◆ Return value

• %rax → caller-saved
  • return value 전달 용도 약속
  • call 이전 값 보장 X, but return address 채워져 있다는 것은 보장