Как вывести результат в программе на ассемблере для macOS?

Содержание

Вопрос или проблема
Ответ или решение
Основные проблемы в текущем коде
Исправленный код
Компиляция и запуск
Ожидаемый результат
Заключение

Вопрос или проблема

Мне была поставлена задача написать программу для Mac на архитектуре ARM на ассемблере. Программа должна выводить сумму элементов массива, которые больше заданного числа. В процессе создания я столкнулся с проблемой вывода результата из регистра w4.

Вот код:

.data
crit: .word 3
numsl: .word 6
nums: .word 1, 1, 1, 4, -5, 9
buffer: .space 20  // Буфер для хранения строки числа

.text
.global _start

_start:
    // Загрузить значение crit
    adrp x0, crit@PAGE
    add x0, x0, crit@PAGEOFF
    ldr w1, [x0]

    // Загрузить значение numsl
    adrp x2, numsl@PAGE
    add x2, x2, numsl@PAGEOFF
    ldr w2, [x2]

    // Загрузить адрес nums
    adrp x3, nums@PAGE
    add x3, x3, nums@PAGEOFF

    // Инициализировать сумму (w4) нулем
    mov w4, 0

sumiteration:
    ldr w5, [x3], 4         // Загрузить значение из nums и увеличить x3 на 4
    cmp w1, w5              // Сравнить crit с текущим элементом nums
    ble skipsum             // Если crit <= текущий элемент, перейти к skipsum
    add w4, w4, w5          // Добавить текущий элемент к сумме

skipsum:
    subs w2, w2, 1          // Уменьшить счетчик элементов (w2) на 1
    bne sumiteration        // Если счетчик не равен нулю, повторить цикл

    // Преобразование числа в строку
    adrp x0, buffer@PAGE
    add x0, x0, buffer@PAGEOFF
    mov x1, x4              // Переместить значение суммы в x1
    bl int_to_str

    // Вывод числа
    mov x0, #1              // Дескриптор файла 1 (stdout)
    adrp x1, buffer@PAGE
    add x1, x1, buffer@PAGEOFF
    mov x2, #20             // Максимальная длина строки числа
    mov x16, #4             // Номер системного вызова для write в macOS
    svc 0                   // Вызвать системный вызов

    // Завершение программы
    mov x0, #0              // Код возврата 0
    mov x16, #1             // Номер системного вызова для exit в macOS
    svc 0                   // Вызвать системный вызов

// Простой алгоритм преобразования числа в строку
int_to_str:
    // x0 - адрес буфера
    // x1 - число для преобразования
    mov x2, x1              // Копировать число в x2
    mov x3, #10             // Делитель
    add x0, x0, #19         // Начать с конца буфера
    mov w4, #'0'            // ASCII '0'
    mov w5, 0               // Флаг для отрицательных чисел

    cmp x1, 0
    bge convert_loop        // Если число неотрицательное, пропустить обработку
    neg x2, x1              // Взять абсолютное значение числа
    mov w5, 1               // Установить флаг для отрицательных чисел

convert_loop:
    udiv x6, x2, x3         // x6 = x2 / 10
    msub x7, x6, x3, x2     // x7 = x2 - x6 * 10 (остаток)
    add x7, x7, x4          // Преобразовать остаток в символ
    strb w7, [x0], #-1      // Сохранить символ и перейти назад в буфере
    mov x2, x6              // x2 = x6
    cbz x2, end_conversion   // Если x2 == 0, закончить

    b convert_loop

end_conversion:
    cbz w5, skip_minus      // Если число не было отрицательным, пропустить
    mov w6, #'-'            // ASCII '-'
    strb w6, [x0], #-1      // Сохранить знак минус

skip_minus:
    add x0, x0, #1          // Переместить указатель на начало строки
    ret

Команды, которые я использую для создания пакета:

% as -o task2.o task2.s
% ld -macos_version_min 14.0.0 -o task2 task2.o -lSystem -syslibroot `xcrun -sdk macosx --show-sdk-path` -e _start -arch arm64
% ./task2

А вот вывод, который генерирует программа:

4294967294%

Я ожидаю, что вывод программы будет результатом суммы определенных элементов массива

Ответ или решение

Для корректного вывода результата работы программ на ассемблере для macOS, особенно в архитектуре ARM, необходимо учитывать множество аспектов, начиная от обработки данных в регистре и заканчивая передачей информации в системные вызовы. В данном ответе я рассмотрю исправление вашей программы, чтобы она правильно выводила сумму элементов массива, превышающих заданный порог crit.

Основные проблемы в текущем коде

Некорректная логика суммирования: В вашем коде вы складываете значения, которые меньше или равны crit, в то время как условия задачи требуют складывать большее.
Некорректное преобразование в строку: Выстраивание определенных символов происходит неправильно. Это приводит к неверному представлению результата.
Ошибки с выводом: Необходимо убедиться, что вы исправно используете системные вызовы и корректно передаете данные.

Исправленный код

Вот исправленный пример вашей программы с учетом вышеупомянутых ошибок:

.data
crit: .word 3
numsl: .word 6
nums: .word 1, 1, 1, 4, -5, 9
buffer: .space 20  // Буфер для хранения строки числа

.text
.global _start

_start:
    // Загрузить значение crit
    adrp x0, crit@PAGE
    add x0, x0, crit@PAGEOFF
    ldr w1, [x0]        // w1 = crit

    // Загрузить значение numsl
    adrp x2, numsl@PAGE
    add x2, x2, numsl@PAGEOFF
    ldr w2, [x2]        // w2 = numsl

    // Загрузить адрес nums
    adrp x3, nums@PAGE
    add x3, x3, nums@PAGEOFF

    // Инициализировать сумму (w4) нулем
    mov w4, 0

sumiteration:
    ldr w5, [x3], 4         // Загрузить значение из nums и увеличить x3 на 4
    cmp w1, w5              // Сравнить crit с текущим элементом nums
    bgt addsum              // Если crit < текущий элемент, перейти к добавлению в сумму

skipsum:
    subs w2, w2, 1          // Уменьшить счетчик элементов (w2) на 1
    bne sumiteration        // Если счетчик не равен нулю, повторить цикл
    b convert_to_string

addsum:
    add w4, w4, w5          // Добавить текущий элемент к сумме
    b skipsum               // Вернуться к следующему элементу

convert_to_string:
    // Преобразование числа в строку
    adrp x0, buffer@PAGE
    add x0, x0, buffer@PAGEOFF
    mov x1, w4              // Переместить значение суммы в x1
    bl int_to_str

    // Вывод числа
    mov x0, #1              // File descriptor 1 (stdout)
    adrp x1, buffer@PAGE
    add x1, x1, buffer@PAGEOFF
    mov x2, #20             // Максимальная длина строки числа
    mov x16, 0x2000004      // Номер системного вызова для write в macOS
    svc 0                   // Вызвать системный вызов

    // Завершение программы
    mov x0, #0              // Return code 0
    mov x16, 0x2000001      // Номер системного вызова для exit в macOS
    svc 0                   // Вызвать системный вызов

// Простой алгоритм преобразования числа в строку
int_to_str:
    // x0 - адрес буфера
    // x1 - число для преобразования
    mov x2, x1              // Копировать число в x2
    mov x3, #10             // Делитель
    add x0, x0, #19         // Начать с конца буфера
    mov w4, #'0'            // ASCII '0'
    mov w5, 0               // Флаг для отрицательных чисел

    cmp x1, 0
    bge convert_loop        // Если число неотрицательное, пропустить обработку
    neg x2, x1              // Взять абсолютное значение числа
    mov w5, 1               // Установить флаг для отрицательных чисел

convert_loop:
    udiv x6, x2, x3         // x6 = x2 / 10
    msub x7, x6, x3, x2     // x7 = x2 - x6 * 10 (остаток)
    add x7, x7, w4          // Преобразовать остаток в символ
    strb w7, [x0], #-1      // Сохранить символ и перейти назад в буфере
    mov x2, x6              // x2 = x6
    cbz x2, end_conversion   // Если x2 == 0, закончить

    b convert_loop

end_conversion:
    cbz w5, skip_minus      // Если число не было отрицательным, пропустить
    mov w6, #'-'            // ASCII '-'
    strb w6, [x0], #-1      // Сохранить знак минус

skip_minus:
    add x0, x0, #1          // Переместить указатель на начало строки
    ret

Компиляция и запуск

Для сборки вашей программы выполните следующие команды в терминале:

as -o task2.o task2.s
ld -macos_version_min 14.0.0 -o task2 task2.o -lSystem -syslibroot `xcrun -sdk macosx --show-sdk-path` -e _start -arch arm64
./task2

Ожидаемый результат

После всех исправлений и сборки программа должна вернуть правильную сумму элементов массива nums, которые превышают заданное значение crit. Например, с вашими текущими данными, которые содержат только элемент 4 и 9, ожидаемый вывод может быть 13.

Заключение

Внимательное отношение к деталям, корректная логика в циклах и уважение к системным вызовам для вывода - ключевые моменты для успешной работы с ассемблерными программами на macOS. Этот пример демонстрирует, что исправление ошибок и использование правильной структуры кода может значительно повысить эффективность программирования на уровне ассемблера.