【老刘谈算法】直接从内存中找答案——字符串转双字函数分析（3）
作者：互联网
a2dw.asm
; ######################################################################### ; -------------------------------------- ; This procedure was written by Iczelion ; -------------------------------------- .386 .model flat, stdcall ; 32 bit memory model option casemap :none ; case sensitive include \MASM32\INCLUDE\kernel32.inc .code ; ######################################################################### a2dw proc uses ecx edi edx esi String:DWORD ;---------------------------------------- ; Convert decimal string into dword value ; return value in eax ;---------------------------------------- xor ecx, ecx mov edi, String invoke lstrlen, String ;在前面清空ecx是没用的，WinApi可能改变ecx、edx的值 .while eax != 0 xor edx, edx mov dl, byte ptr [edi] sub dl, "0" ; subtrack each digit with "0" to convert it to hex value mov esi, eax dec esi push eax mov eax, edx ;ascii对应的byte push ebx mov ebx, 10 .while esi > 0 ;num*10^esi mul ebx ;结果到eax（低位）,edx（高位）中 dec esi .endw pop ebx add ecx, eax ;ecx储存结果 pop eax inc edi dec eax .endw mov eax, ecx ret a2dw endp ; ######################################################################### end
以前听罗老师说不建议用masm32自带的宏、lib，可能有各种奇葩错误，我还不大相信，直到我看到了这个函数。
这个函数看着工工整整，算法的可行性也在上一篇分析过了，但其实完全无法工作。
为什么呢？请看第24、26行，
为了使ecx储存结果，函数在调用winAPI之前将ecx清零，
但这么做其实是徒劳的，WinAPI执行后，ebx、edi、esi和ebp的值总是不会被改变的，但 ecx 和 edx 的值有极大几率被改变。（同时这也是win对api调用的callback的要求）
这就导致ecx有了一个未知的初始值，导致累加发生在一个未知值的基础上，最终得到了没有任何意义的返回值。
atodw.asm
; ######################################################################### ; --------------------------------------------------------------- ; 本程序最初由 Tim Roberts 编写 ; ; Alexander Yackubtchik 优化了部分代码 ; --------------------------------------------------------------- .486 .model flat, stdcall ; 32 bit memory model option casemap :none ; case sensitive .code ; ######################################################################### atodw proc String:DWORD ; ---------------------------------------- ; 十进制转dword ; eax储存返回值 ; ---------------------------------------- push esi push edi xor eax, eax mov esi, [String] xor ecx, ecx xor edx, edx mov al, [esi] inc esi cmp al, 2D ;检测负号 jne proceed ;不是负号就跳转 mov al, byte ptr [esi] not edx ;FFFFFFFF inc esi jmp proceed @@: sub al, 30h ;ascii->byte lea ecx, dword ptr [ecx+4*ecx] ;ecx*=5 lea ecx, dword ptr [eax+2*ecx] ;ecx=ecx*2+eax mov al, byte ptr [esi] inc esi proceed: or al, al jne @B ;非0（没处理完）上跳 lea eax, dword ptr [edx+ecx] xor eax, edx pop edi pop esi ret atodw endp ; ######################################################################### end
这个函数支持有符号数，好评。
补码
补码是当今广泛使用的有符号数编码规则，
负数表示为其绝对值表示的正数按位取反再+1（或-1后按位取反），
补码的优点是用无符号数规则进行有符号数加减计算，结果仍满足补码规则，且符合数学运算规定。
代码亮点：灵活的使用xor和lea
这个函数对有符号数的处理可谓颇为巧妙，
若字符串的第一个符号不是“-”，函数会将其按照正数处理，令edx为0，
在执行到49行时，ecx中就储存了正确的结果，而由于edx为0，不会改变ecx的值，就相当于执行了eax=ecx+0，eax中储存正确的结果。
由于0 xor any=any，下一行的xor不会改变eax的值。
若字符串的第一个符号是“-”，edx将会=0xFFFFFFFF，
这样，49行会使eax-=1，
由于edx的所有二进制位均为1，所以any xor edx=not any，50行实际上将eax进行了按位取反操作，
这样，eax正好满足补码规则，被顺利的转换为负数。
39~45行《字符串转双字函数分析(1)》已经做了详细讨论，不再赘述。
a2dw_ex.asm
; ? .486 ; force 32 bit code .model flat, stdcall ; memory model & calling convention option casemap :none ; case sensitive EXTERNDEF decade :DWORD .code ; ? align 4 ;使指令从4整数倍的内存地址开始以加快速度。 atodw_ex proc lpstring:DWORD mov [ebp+12], edi ;备份edi ; ---------------------------------------------------- ; 用展开的strlen函数测试12个byte中是否有0。 ; ---------------------------------------------------- mov eax,lpstring lea edx,[eax+3] ; pointer+3 used in the end mov edi,[eax] ; read first 4 bytes add eax,4 ; increment pointer lea ecx,[edi-01010101h] ; subtract 1 from each byte not edi ; invert all bytes and ecx,edi ; and these two and ecx,80808080h jnz @F mov edi,[eax] ; read next 4 bytes add eax,4 ; increment pointer lea ecx,[edi-01010101h] ; subtract 1 from each byte not edi ; invert all bytes and ecx,edi ; and these two and ecx,80808080h jnz @F mov edi,[eax] ; read last 4 bytes add eax,4 ; increment pointer lea ecx,[edi-01010101h] ; subtract 1 from each byte not edi ; invert all bytes and ecx,edi ; and these two and ecx,80808080h @@: test ecx,00008080h ; test first two bytes jnz @F shr ecx,16 ; not in the first 2 bytes add eax,2 @@: shl cl,1 ; use carry flag to avoid branch sbb eax,edx ; compute length ; ------------------------------------------- mov edi, eax ; EDI放字符串长度 mov edx, lpstring sub edx, 1 ;使得edx+edi刚好可以指向最后一个字符 xor eax, eax movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192] sub edi, 1 jz atout movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192+40] sub edi, 1 jz atout movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192+80] sub edi, 1 jz atout movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192+120] sub edi, 1 jz atout movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192+160] sub edi, 1 jz atout movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192+200] sub edi, 1 jz atout movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192+240] sub edi, 1 jz atout movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192+280] sub edi, 1 jz atout movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192+320] sub edi, 1 jz atout movzx ecx, BYTE PTR [edx+edi] add eax, [ecx*4+decade-192+360] atout: mov edi, [ebp+12] ret atodw_ex endp ; ? end
masm32的lib帮助文件中居然说这个函数没有返回值（黑人问号脸），其实是有的（要不咱执行这个函数图个什么），在eax中。
dectbl.asm
; ? .486 ; force 32 bit code .model flat, stdcall ; memory model & calling convention option casemap :none ; case sensitive PUBLIC decade .data align 16 ;使数据从16整数倍的内存地址开始以加快速度。 decade \ dd 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 dd 0,10,20,30,40,50,60,70,80,90 dd 0,100,200,300,400,500,600,700,800,900 dd 0,1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,8000,9000 dd 0,10000,20000,30000,40000,50000,60000,70000,80000,90000 dd 0,100000,200000,300000,400000,500000,600000,700000,800000,900000 dd 0,1000000,2000000,3000000,4000000,5000000,6000000,7000000,8000000,9000000 dd 0,10000000,20000000,30000000,40000000,50000000,60000000,70000000,80000000,90000000 dd 0,100000000,200000000,300000000,400000000,500000000,600000000,700000000,800000000,900000000 dd 0,1000000000,2000000000,3000000000,4000000000,0,0,0,0,0 end ; ?
从文件名就能看出，这个asm里面有十进制(dec)的表(tbl)。有什么用呢？请看下文。
代码亮点：极致高效
牺牲空间换效率
由于返回值的最大值为0xFFFFFFFF，即无符号数4294967295，所以string的长度应<=10，
由于是使用位运算来一次判断4个byte，所以只需要三次就能达到要求，为了提高效率，此代码采用了重复代码的方式，避免了多余的跳转。
一次判断4个byte的分析可见《老刘谈算法001》，不再赘述。
直接查表取结果
在执行到64行时，ecx中得到的是字符串的最后一个字符（个位）的ascii码，下面的一条指令却难以理解，add eax, [ecx*4+decade-192]是什么意思呢？
观察dectbl.asm中decade的定义，发现其共有10行，从个位向高位递增，每列都有10个dword数据，其最高位从0~9递增，超过dword无符号范围的数则被定义成0。
ecx中的值经过*4后，得到的是4x30H+4x(ascii对应的数)，而4x30H正好=192，即那行指令中的-192是为了将ascii码转为byte，
这样，由于dword为4字节，[ecx*4+decade-192]就能正确将ascii码对应到表中第一行的数据。
同理，70行的decade+40将起始地址指向了表中的第二行，正好ecx中储存的是string中的十位对应的ascii码。
该算法虽浪费了一些空间，但免去了10的幂的计算，换得了实在的效率。
调用方法
由于该代码在第17行需要用到[ebp+12]，即调用函数前的[esp]，
所以需要这样调用才能避免函数执行后[esp]被改变。
Sub Esp,4 Invoke atodw_ex,... Add Esp,4
其它
- 这是字符串转双字函数分析的最后一篇。
- lz才疏学浅，若有不足，请不吝赐教；若有错误，请指出。
标签：刘谈,eax,edi,mov,双字,内存,edx,decade,ecx 来源： https://blog.51cto.com/oldliu/2705330