Informatik Rechenarchitektur Stack?

Hey,

ich habe folgende 2 Fragen über Stacks:

2. Warum wird bei einem Unterfunktionsaufruf (call) der Inhalt des Program Counter auf dem Stack gesichert, bei einem Sprung (jmp) aber nicht?

3. Globale Variablen erhalten vom C-Compiler feste Adressen im Hauptspeicher, sogenannte statische Speicherallokation. Funktionslokale Variablen werden auf dem Stack angelegt, dies wird automatische Speicherallokation genannt. Warum wird das so gemacht?

Vielen Dank!

1 Antwort

DerZwiebel

06.12.2022, 17:30

zu 2. Bei einem Unterfunktionsaufruf geht das Programm nach dem Abarbeiten der Unterfunktion an der Stelle nach dem Aufruf weiter. Also muss sich das Programm die Adresse, wo es weggesprungen ist, merken. Das macht es im Kellerspeicher (Stack).

Bei einem Jump kommt es nicht wieder zurück, sondern macht dort weiter, wohin es der Sprung geführt hat. Deshalb muss es sich auch nicht merken, wo es abgesprungen ist.

Guten Tag habe da ein Problem bei einem Programm an dem ich gerade arbeite: Ich soll mit Kommandos (list, pop, push und exit) einen Stack mit zeichen füllen, das letzte zeichen löschen, eine Liste des Stacks ausgeben oder das Programm verlassen. Momentan funktioniert nur das verleassen des Programms, da der Scanf-befehl hinter der if-Anweisung nach dem Kompilieren nicht ausgeführt wird, um ein Zeichen einzulesen. (fgetc() hat auch nicht funktioniert).

Vielleicht kann mir ja jemand erklären woran es liegt.

Quelltext:

include include include define NSTACK 15

int main(){ //Anfang Main

//Variablendeklaration char eingabe[6]; char stack[NSTACK]; char item; char z; //zwischenspeicher für zeichen int sp=0; //Ende Variablendeklaration

printf("\nStack auffüllen (bis 15 Zeichen)\n");
printf("Liste der Befehle:\n\n");
printf("list = Liste des Stacks anzeigen\n");
printf("push = Zeichen auf den Stack legen\n");
printf("pop = Zeichen vom Stapel nehmen\n");
printf("exit = Programm beenden\n\n");

 while(eingabe){    //Eingabeschleife

  printf("\nBitte geben Sie ihren Befehl ein: ");
  scanf("%s", &eingabe);
  printf("eingegebener Befehl: %s\n", eingabe);

  
  if (strcmp(eingabe,"exit") == 0){             //exit
printf("\n!!Das Programm wird beendet!!\n");
exit(1);
  } //ende exit
  
  else if (strcmp(eingabe,"push") == 0){            //push
scanf("%c", &z);
printf("Zeichen wird auf Stack gelegt\n");
  } //ende push
  else if (strcmp(eingabe,"pop") == 0){         //pop
printf("Das obertste Zeichen wird entfernt\n");
  } //ende pop
  else if (strcmp(eingabe,"list") == 0){            //liste ausgeben
printf("Die Liste des Stacks wird ausgegeben\n");
printf("%s\n", &stack);
  } //ende list
  
 }  //Ende eingabeschleife
 


printf("\ntest");

printf("\n\n"); return 0; } //Ende Main

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Ich würde die Aufgabe so lösen. In der Aufgabe steht byte-weisen Aufbau des Stack. D. h. für mich ein Byte pro Stack schickt.

ebx und eax sind ja normal 32 Bit a 4 Byte Register d. h. 2^31 als max Zahl passt rein.

Gehe von little Endianess aus. D. h. für mich 4711h wird

11 lowest Adress

47 highest Adress gespeichert. Zuerst 11, dann 47

Bei einem Stack ist aber die höchste Speicheradresse im Keller (ganz oben) und jedesmal wenn ich etwas drauf push wird die Adresse im Stack kleiner. Der esp wandert eins nach unten..

Wie ist hier die richtige Reihenfolge?

Worauf zeigt der esp am Ende im Stack?

=> little Endian 11 an lowest Adress 47 an highest address

=> im Stack highest adress im Keller lower address wenn der Stack wächst.

Gehe von little Endian aus. D. h. Im Stack im Keller steht die 47 und dann folgt die 11 oder anders herum?

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Das geht mit dem execve Syscall, wenn ich die richtigen Instruktionen finden kann, um die Funktionsparameter vorzubereiten. Das ist die Signatur von execve:

int execve(const char *pathname, char *const _Nullable argv[], char *const _Nullable envp[]);

Also muss ich die folgenden Register setzen:

rax = 0x3b (Syscallnummer von execve)
rdi = "/bin/sh" Pointer
rsi = NULL
rdx = NULL

Die folgenden Instruktionen habe ich bereits gefunden:

pop rax ; ret
pop rdi ; ret
pop rsi ; ret
pop rdx ; ret
syscall

Ich kann also die Instruktionen und Registerwerte mit dem Pufferüberlauf auf den Stack schreiben und so meine Register füllen. Das Problem ist aber, dass ich einen "/bin/sh" Pointer in rdi brauche (also nicht "/bin/sh" im Register, sondern eine Speicheradresse, an der "/bin/sh" steht).

Ich kann natürlich "/bin/sh" in den Puffer auf dem Stack schreiben, aber leider ist die Speicheradresse jedes Mal anders und ich kenne sie vorher nicht.

Ich weiß, dass "/bin/sh" in libc vorkommt, aber auch dort ist die Speicheradresse jedes Mal anders und ich kenne sie vorher nicht.

Wie komme ich also an einen "/bin/sh" Pointer? Gibt es Tricks oder bestimmte Instruktionen, nach denen ich mich umsehen sollte?

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Wie sind die Registerkonvention im Assembler zu verstehen?

Guten Morgen,
ich bin Schülerstudentin und sitze seit ca 1 Woche an einer Aufgabe in Mips, die wir nun endlich fertig haben. Nun sind wir allerdings auf ein Problem gestoßen und zwar wissen wir nicht wie wir mit den Registerkonventionen umzugehen haben.

Ich zähle nun einmal die Regeln zu einer Funktion mit Funktionsaufrufen (nicht Blattfunktion auf), darunter (in dick) befinden sich meine Fragen und Kommentare.

Konventionen:

– Sichere $ra auf dem Stack!

Ist für uns klar, denn die Returnadresse geht sonst nach einem Funktionsaufruf verloren und es kommt zu einer Endlosschleife.

– Weise Variablen, die nach einem Aufruf benötigt werden, an

einen $si Register zu und sichere zuvor $si auf dem Stack.

– weise Variablen, die nach einem Aufruf nicht länger benötigt

werden, an einen $ti Register zu

Ich nehme diese zwei Punkte einmal zusammen, denn hier beginnt das böse Übel.
Wie ist das denn eigentlich gemeint ? Ich persönlich verstehe es so, dass die $si Register vor dem Aufruf in den Stack geladen werden müssen, wenn sie in der aufzurufenden Funktion auch vorhanden sind. Und durch das Speichern wird der Wert nicht überschrieben. Die Frage wäre nun, wenn ich ein Register (z.b für einen Counter) benötige, dass nicht in der aufzurufenden Funktion vorkommt, ich es auch auf den Stack speichern muss, oder ob es dann ein t Register wird, statt ein s?

Man sagt ja, dass die t-Register sind für die Haltung kurzlebiger (temporärere) Variablen bestimmt sind. Nur was ist damit genau gemeint?

– kopiere Argumente ($ai) , die nach einem Aufruf benötigt

werden, in ein $si-Register und sichere zuvor $si auf dem

Keller

Was meint man hiermit genau.

Es wäre sehr nett, wenn ihr konkret werden würdet, denn ich verstehe das meiste im Internet schon nicht.

Vielen Dank im Voraus

Luisa

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2.) Wächst der Stack mit der Laufzeit oder ist das Prinzip dass immer soweit "aufgeräumt" wird, das der Stack nie wirklich größer wird insgesamt?

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47 11 00 00 Diese Zahl wird jetzt auf den Stack gepusht per littleEndian, d. h. kleinstes Byte an kleinster Adresse.
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