arm64_01 のバックアップ(No.5)

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ARM64の勉強#1

(by K, 2020.08.23)

(0)

格安スマホや適当なAndroidタブレットに、Termuxをインストールして、clangを使っていろいろ実験しました。ソースコードはnanoで入力しています。

(1)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main()
{
    printf("%d\n", (int) sizeof (int32_t));
    return 0;}
}

4が表示されました。よしよし。

↑

(2)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

uint32_t t[] = { 0xd2800000 | 123 << 5, 0xd65f03c0 }; // x0=123; ret;

int main()
{
    int (*fnc)() = (int (*)()) t;
    int i = fnc();
    printf("i=%d\n", i);
    return 0;
}

実行したら、「Segmentation fault」になってしまいました。まあ当然か・・・。

上記の機械語については以下を参照しました。
- x0レジスタに関数の戻り値を設定すればよさそうだということは、 https://docs.microsoft.com/ja-jp/cpp/build/arm64-windows-abi-conventions?view=vs-2019 の「戻り値」のところを見ました。これはARM64-LinuxではなくてWindowsの仕様ですが、まあ戻り値くらいは同じ仕様だろうと思って、これでやってみることにしました。(3)ではこれでうまくいったので、予想は当たりました。
- x0への代入の機械語は、 https://www.mztn.org/dragon/arm6405str.html#mov の「MOVZ」のところを参考にしました。
- retの機械語は、 https://www.mztn.org/dragon/arm6408cond.html#ret の「RET」のところを参考にしました。

↑

(3)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>

int main()
{
    uint32_t *code;
    posix_memalign((void **) &code, sysconf(_SC_PAGESIZE), 8);
    mprotect((void *) code, 8, PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC);
    code[0] = 0xd2800000 | 123 << 5; // x0=123;
    code[1] = 0xd65f03c0; // ret;
    int i = ((int (*)()) code)();
    printf("i=%d\n", i);
    return 0;
}

実行したら、「i=123」と表示されました。大成功です！

↑

(4)

todo: putcharではなく、myPutcharにしたほうがよさそう。そうすればマクロになっていてもうまくいく。

nopはd503201f

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>

int main()
{
    uint32_t *code;
    posix_memalign((void **) &code, sysconf(_SC_PAGESIZE), 36);
    mprotect((void *) code, 36, PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC);
    code[0] = 0xa9800000 | 30 | 19 << 10 | 31 << 5 | ((-16/8)&127) << 15; // x19, x30 をpush.
    code[1] = 0xaa000000 | 0 << 16 | 31 << 10 | 19; // ORR x19,xzr,x0 (MOV)
    code[2] = 0xd2800000 | 'A' << 5; // x0='A';
    code[3] = 0xd63f0000 | 19 << 5; // BLR x19;
    code[4] = 0xd2800000 | '\n' << 5; // x0='\n';
    code[5] = 0xd63f0000 | 19 << 5; // BLR x19;
    code[6] = 0xa8c00000 | 30 | 19 << 10 | 31 << 5 | ((+16/8)&127) << 15; // x19, x30 をpop.
    code[7] = 0xd2800000 | 123 << 5; // x0=123;
    code[8] = 0xd65f03c0; // ret;
    int i = ((int (*)(void *)) code)(putchar);
    printf("i=%d\n", i);
    return 0;
}

↑

(9)

ここまでのまとめ

MOVZ	0xd2800000 + imm16 << 5 + reg	(2)	x0～x30にimm16を代入
RET	0xd65f03c0	(2)	PC=x30
MOV	0xaa000000+31<<10 + src << 16 + dst	(4)	dst=src
push	0xa9800000+31<<5+((-16/8)&127)<<15 + reg0 + reg1 << 10	(4)	レジスタペアのストア
pop	0xa8c00000+31<<5+((+16/8)&127)<<15 + reg0 + reg1 << 10	(4)	レジスタペアのロード
BLR	0xd63f0000 + reg << 5	(4)	レジスタで指定する関数呼び出し

↑

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