【分享】【老刘谈算法006】直接从内存中找答案——字符串转双字函数分析（3）
本帖最后由 老刘 于 2019-3-7 11:35 编辑# 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
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,
xor ecx, ecx
xor edx, edx
mov al,
inc esi
cmp al, 2D ;检测负号
jne proceed ;不是负号就跳转
mov al, byte ptr
not edx ;FFFFFFFF
inc esi
jmp proceed
@@:
sub al, 30h ;ascii->byte
lea ecx, dword ptr ;ecx*=5
lea ecx, dword ptr ;ecx=ecx*2+eax
mov al, byte ptr
inc esi
proceed:
or al, al
jne @B ;非0（没处理完）上跳
lea eax, dword ptr
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 , 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, ; pointer+3 used in the end
mov edi, ; read first 4 bytes
add eax,4 ; increment pointer
lea ecx, ; subtract 1 from each byte
not edi ; invert all bytes
and ecx,edi ; and these two
and ecx,80808080h
jnz @F
mov edi, ; read next 4 bytes
add eax,4 ; increment pointer
lea ecx, ; subtract 1 from each byte
not edi ; invert all bytes
and ecx,edi ; and these two
and ecx,80808080h
jnz @F
mov edi, ; read last 4 bytes
add eax,4 ; increment pointer
lea ecx, ; 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
add eax,
sub edi, 1
jz atout
movzx ecx, BYTE PTR
add eax,
sub edi, 1
jz atout
movzx ecx, BYTE PTR
add eax,
sub edi, 1
jz atout
movzx ecx, BYTE PTR
add eax,
sub edi, 1
jz atout
movzx ecx, BYTE PTR
add eax,
sub edi, 1
jz atout
movzx ecx, BYTE PTR
add eax,
sub edi, 1
jz atout
movzx ecx, BYTE PTR
add eax,
sub edi, 1
jz atout
movzx ecx, BYTE PTR
add eax,
sub edi, 1
jz atout
movzx ecx, BYTE PTR
add eax,
sub edi, 1
jz atout
movzx ecx, BYTE PTR
add eax,
atout:
mov edi,
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](https://blog.csdn.net/qq_23693343/article/details/80827593)》，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, 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，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，即调用函数前的，
所以需要这样调用才能避免函数执行后被改变。
```
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。 牛逼了，我一个都没有看明白
页:
[1]