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574
p3-disas/p3-disas.c
Normal file
574
p3-disas/p3-disas.c
Normal file
@@ -0,0 +1,574 @@
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/*
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* CS 261 PA3: Mini-ELF disassembler
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*
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* Name: Nicholas Tamassia
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*
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* This code was developed in compliance with the JMU Honor code.
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*/
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||||
#include "p3-disas.h"
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/**********************************************************************
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||||
* REQUIRED FUNCTIONS
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||||
*********************************************************************/
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||||
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||||
bool has_register_byte(y86_inst_t ins);
|
||||
|
||||
bool has_register_byte(y86_inst_t ins) {
|
||||
switch (ins.icode) {
|
||||
case CMOV:
|
||||
case IRMOVQ:
|
||||
case RMMOVQ:
|
||||
case MRMOVQ:
|
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case OPQ:
|
||||
case PUSHQ:
|
||||
case POPQ:
|
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return true;
|
||||
default:
|
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return false;
|
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}
|
||||
}
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||||
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||||
bool has_valc_bytes(y86_inst_t ins);
|
||||
|
||||
bool has_valc_bytes(y86_inst_t ins) {
|
||||
switch (ins.icode) {
|
||||
case IRMOVQ:
|
||||
case RMMOVQ:
|
||||
case MRMOVQ:
|
||||
case JUMP:
|
||||
case CALL:
|
||||
return true;
|
||||
default:
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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||||
void validate_opcode(y86_inst_t *ins, byte_t *current_byte);
|
||||
|
||||
void validate_opcode(y86_inst_t *ins, byte_t *current_byte) {
|
||||
if (ins == NULL || current_byte == NULL) {
|
||||
return;
|
||||
}
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||||
|
||||
y86_icode_t opcode_high = *current_byte >> 4;
|
||||
byte_t opcode_low = *current_byte & 0xF;
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ins->icode = opcode_high;
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||||
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||||
switch (ins->icode) {
|
||||
case CMOV:
|
||||
if (opcode_low >= BADCMOV) {
|
||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
}
|
||||
ins->ifun.cmov = opcode_low;
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case OPQ:
|
||||
if (opcode_low >= BADOP) {
|
||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
}
|
||||
ins->ifun.op = opcode_low;
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case JUMP:
|
||||
if (opcode_low >= BADJUMP) {
|
||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
}
|
||||
ins->ifun.jump = opcode_low;
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case IOTRAP:
|
||||
if (opcode_low >= BADTRAP) {
|
||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
}
|
||||
ins->ifun.trap = opcode_low;
|
||||
break;
|
||||
|
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case HALT:
|
||||
case NOP:
|
||||
case IRMOVQ:
|
||||
case RMMOVQ:
|
||||
case MRMOVQ:
|
||||
case CALL:
|
||||
case RET:
|
||||
case PUSHQ:
|
||||
case POPQ:
|
||||
if (opcode_low != 0x0) {
|
||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
}
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||||
ins->ifun.b = opcode_low;
|
||||
break;
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||||
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default:
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||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
break;
|
||||
}
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||||
}
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||||
|
||||
void validate_registers(y86_inst_t *ins, byte_t *current_byte);
|
||||
|
||||
void validate_registers(y86_inst_t *ins, byte_t *current_byte) {
|
||||
if (ins == NULL || current_byte == NULL) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ins->ra = *current_byte >> 4;
|
||||
ins->rb = *current_byte & 0xF;
|
||||
|
||||
switch (ins->icode) {
|
||||
case IRMOVQ:
|
||||
if (ins->ra != NOREG || ins->rb == NOREG) {
|
||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case PUSHQ:
|
||||
case POPQ:
|
||||
if (ins->ra == NOREG || ins->rb != NOREG) {
|
||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case RMMOVQ:
|
||||
case MRMOVQ:
|
||||
if (ins->ra == NOREG) {
|
||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case CMOV:
|
||||
case OPQ:
|
||||
if (ins->ra == NOREG || ins->rb == NOREG) {
|
||||
ins->icode = INVALID;
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
default:
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void assign_valc(y86_inst_t *ins, byte_t *current_byte);
|
||||
|
||||
void assign_valc(y86_inst_t *ins, byte_t *current_byte) {
|
||||
if (ins == NULL || current_byte == NULL) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
uint64_t valc = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < 8; i++) {
|
||||
valc |= (uint64_t) * (current_byte + i) << (8 * i);
|
||||
}
|
||||
|
||||
switch (ins->icode) {
|
||||
case IRMOVQ:
|
||||
ins->valC.v = valc;
|
||||
break;
|
||||
case RMMOVQ:
|
||||
case MRMOVQ:
|
||||
ins->valC.d = valc;
|
||||
break;
|
||||
case JUMP:
|
||||
case CALL:
|
||||
ins->valC.dest = valc;
|
||||
break;
|
||||
default:
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
y86_inst_t fetch(y86_t *cpu, byte_t *memory) {
|
||||
y86_inst_t ins = {0};
|
||||
|
||||
if (cpu == NULL || memory == NULL) {
|
||||
ins.icode = INVALID;
|
||||
return ins;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (cpu->pc > MEMSIZE - 10) {
|
||||
ins.icode = INVALID;
|
||||
cpu->stat = ADR;
|
||||
return ins;
|
||||
}
|
||||
|
||||
byte_t *current_byte = &memory[cpu->pc];
|
||||
|
||||
validate_opcode(&ins, current_byte);
|
||||
if (ins.icode == INVALID) {
|
||||
cpu->stat = INS;
|
||||
return ins;
|
||||
}
|
||||
|
||||
current_byte++;
|
||||
|
||||
if (has_register_byte(ins)) {
|
||||
validate_registers(&ins, current_byte);
|
||||
|
||||
if (ins.icode == INVALID) {
|
||||
cpu->stat = INS;
|
||||
return ins;
|
||||
}
|
||||
|
||||
current_byte++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (has_valc_bytes(ins)) {
|
||||
assign_valc(&ins, current_byte);
|
||||
current_byte += 8;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ins.valP = current_byte - memory;
|
||||
|
||||
if (ins.icode == HALT) {
|
||||
cpu->stat = HLT;
|
||||
} else {
|
||||
cpu->stat = AOK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return ins;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**********************************************************************
|
||||
* OPTIONAL FUNCTIONS
|
||||
*********************************************************************/
|
||||
|
||||
void print_register(y86_regnum_t y86_register);
|
||||
|
||||
void print_register(y86_regnum_t y86_register) {
|
||||
switch (y86_register) {
|
||||
case RAX:
|
||||
printf("%%rax");
|
||||
break;
|
||||
case RCX:
|
||||
printf("%%rcx");
|
||||
break;
|
||||
case RDX:
|
||||
printf("%%rdx");
|
||||
break;
|
||||
case RBX:
|
||||
printf("%%rbx");
|
||||
break;
|
||||
case RSP:
|
||||
printf("%%rsp");
|
||||
break;
|
||||
case RBP:
|
||||
printf("%%rbp");
|
||||
break;
|
||||
case RSI:
|
||||
printf("%%rsi");
|
||||
break;
|
||||
case RDI:
|
||||
printf("%%rdi");
|
||||
break;
|
||||
case R8:
|
||||
case R9:
|
||||
case R10:
|
||||
case R11:
|
||||
case R12:
|
||||
case R13:
|
||||
case R14:
|
||||
printf("%%r%d", y86_register);
|
||||
break;
|
||||
case NOREG:
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void print_cmov(y86_cmov_t cmov);
|
||||
|
||||
void print_cmov(y86_cmov_t cmov) {
|
||||
switch (cmov) {
|
||||
case RRMOVQ:
|
||||
printf("rrmovq");
|
||||
break;
|
||||
case CMOVLE:
|
||||
printf("cmovle");
|
||||
break;
|
||||
case CMOVL:
|
||||
printf("cmovl");
|
||||
break;
|
||||
case CMOVE:
|
||||
printf("cmove");
|
||||
break;
|
||||
case CMOVNE:
|
||||
printf("cmovne");
|
||||
break;
|
||||
case CMOVGE:
|
||||
printf("cmovge");
|
||||
break;
|
||||
case CMOVG:
|
||||
printf("cmovg");
|
||||
break;
|
||||
case BADCMOV:
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void print_opq(y86_op_t opq);
|
||||
|
||||
void print_opq(y86_op_t opq) {
|
||||
switch (opq) {
|
||||
case ADD:
|
||||
printf("addq");
|
||||
break;
|
||||
case SUB:
|
||||
printf("subq");
|
||||
break;
|
||||
case AND:
|
||||
printf("andq");
|
||||
break;
|
||||
case XOR:
|
||||
printf("xorq");
|
||||
break;
|
||||
case BADOP:
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void print_jump(y86_jump_t jump);
|
||||
|
||||
void print_jump(y86_jump_t jump) {
|
||||
switch (jump) {
|
||||
case JMP:
|
||||
printf("jmp");
|
||||
break;
|
||||
case JLE:
|
||||
printf("jle");
|
||||
break;
|
||||
case JL:
|
||||
printf("jl");
|
||||
break;
|
||||
case JE:
|
||||
printf("je");
|
||||
break;
|
||||
case JNE:
|
||||
printf("jne");
|
||||
break;
|
||||
case JGE:
|
||||
printf("jge");
|
||||
break;
|
||||
case JG:
|
||||
printf("jg");
|
||||
break;
|
||||
case BADJUMP:
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void disassemble(y86_inst_t *inst) {
|
||||
if (inst == NULL) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
switch (inst->icode) {
|
||||
case HALT:
|
||||
printf("halt");
|
||||
break;
|
||||
case NOP:
|
||||
printf("nop");
|
||||
break;
|
||||
case CMOV:
|
||||
print_cmov(inst->ifun.cmov);
|
||||
printf(" ");
|
||||
print_register(inst->ra);
|
||||
printf(", ");
|
||||
print_register(inst->rb);
|
||||
break;
|
||||
case IRMOVQ:
|
||||
printf("irmovq 0x%lx, ", inst->valC.v);
|
||||
print_register(inst->rb);
|
||||
break;
|
||||
case RMMOVQ:
|
||||
printf("rmmovq ");
|
||||
print_register(inst->ra);
|
||||
printf(", ");
|
||||
printf("0x%lx", inst->valC.d);
|
||||
if (inst->rb != NOREG) {
|
||||
printf("(");
|
||||
print_register(inst->rb);
|
||||
printf(")");
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
case MRMOVQ:
|
||||
printf("mrmovq 0x%lx", inst->valC.d);
|
||||
if (inst->rb != NOREG) {
|
||||
printf("(");
|
||||
print_register(inst->rb);
|
||||
printf(")");
|
||||
}
|
||||
printf(", ");
|
||||
print_register(inst->ra);
|
||||
break;
|
||||
case OPQ:
|
||||
print_opq(inst->ifun.op);
|
||||
printf(" ");
|
||||
print_register(inst->ra);
|
||||
printf(", ");
|
||||
print_register(inst->rb);
|
||||
break;
|
||||
case JUMP:
|
||||
print_jump(inst->ifun.jump);
|
||||
printf(" 0x%lx", inst->valC.dest);
|
||||
break;
|
||||
case CALL:
|
||||
printf("call 0x%lx", inst->valC.dest);
|
||||
break;
|
||||
case RET:
|
||||
printf("ret");
|
||||
break;
|
||||
case PUSHQ:
|
||||
printf("pushq ");
|
||||
print_register(inst->ra);
|
||||
break;
|
||||
case POPQ:
|
||||
printf("popq ");
|
||||
print_register(inst->ra);
|
||||
break;
|
||||
case IOTRAP:
|
||||
printf("iotrap %d", inst->ifun.trap);
|
||||
break;
|
||||
default:
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void disassemble_code(byte_t *memory, elf_phdr_t *phdr, elf_hdr_t *hdr) {
|
||||
if (memory == NULL || phdr == NULL || hdr == NULL) {
|
||||
printf("Failed to disassemble code\n");
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
y86_t cpu = {0};
|
||||
y86_inst_t ins = {0};
|
||||
uint32_t p_vaddr_end = phdr->p_vaddr + phdr->p_size;
|
||||
cpu.pc = phdr->p_vaddr;
|
||||
|
||||
printf(" 0x%03lx:%*s| .pos 0x%03lx code\n", cpu.pc, 31, "", cpu.pc);
|
||||
|
||||
while (cpu.pc < p_vaddr_end) {
|
||||
if (cpu.pc == hdr->e_entry) {
|
||||
printf(" 0x%03lx:%*s| _start:\n", cpu.pc, 31, "");
|
||||
}
|
||||
|
||||
ins = fetch(&cpu, memory);
|
||||
|
||||
if (ins.icode == INVALID) {
|
||||
printf("Invalid opcode: 0x%02x\n", memory[cpu.pc]);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
|
||||
printf(" 0x%03lx: ", cpu.pc);
|
||||
|
||||
int bytes_printed = 1;
|
||||
printf("%02x ", ins.icode << 4 | ins.ifun.b);
|
||||
|
||||
if (has_register_byte(ins)) {
|
||||
printf("%02x ", (ins.ra << 4 | ins.rb));
|
||||
bytes_printed++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (has_valc_bytes(ins)) {
|
||||
for (int i = 0; i < 8; i++) {
|
||||
printf("%02lx ", (ins.valC.d >> (8 * i)) & 0xFF);
|
||||
}
|
||||
|
||||
bytes_printed += 8;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Print #x spaces to align the "|" */
|
||||
printf("%*s| ", 30 - 3 * bytes_printed, "");
|
||||
disassemble(&ins);
|
||||
printf("\n");
|
||||
|
||||
cpu.pc = ins.valP;
|
||||
}
|
||||
|
||||
printf("\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
void disassemble_data(byte_t *memory, elf_phdr_t *phdr) {
|
||||
if (memory == NULL || phdr == NULL) {
|
||||
printf("Failed to disassemble data\n");
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
uint32_t pc = phdr->p_vaddr;
|
||||
uint32_t p_vaddr_end = phdr->p_vaddr + phdr->p_size;
|
||||
|
||||
printf(" 0x%03x:%*s| .pos 0x%03x data\n", pc, 31, "", pc);
|
||||
|
||||
while (pc < p_vaddr_end) {
|
||||
uint64_t byte_string = 0;
|
||||
|
||||
printf(" 0x%03x: ", pc);
|
||||
for (int i = 0; i < 8; i++) {
|
||||
byte_string |= (uint64_t)(memory[pc + i]) << (8 * i);
|
||||
printf("%02x ", memory[pc + i]);
|
||||
}
|
||||
printf(" | .quad 0x%lx\n", byte_string);
|
||||
|
||||
pc += 8;
|
||||
}
|
||||
|
||||
printf("\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
void disassemble_rodata(byte_t *memory, elf_phdr_t *phdr) {
|
||||
if (memory == NULL || phdr == NULL) {
|
||||
printf("Failed to disassemble read-only data\n");
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
uint32_t pc = phdr->p_vaddr;
|
||||
uint32_t p_vaddr_end = phdr->p_vaddr + phdr->p_size;
|
||||
|
||||
printf(" 0x%03x:%*s| .pos 0x%03x rodata\n", pc, 31, "", pc);
|
||||
|
||||
uint32_t string_address = pc; /* Address of current .string */
|
||||
uint32_t char_count = 0;
|
||||
|
||||
while (pc < p_vaddr_end) {
|
||||
bool on_line_start = (char_count + 1) % 10 == 1;
|
||||
bool on_null_terminator = memory[pc] == 0x00;
|
||||
bool break_line = on_null_terminator || (char_count + 1) % 10 == 0;
|
||||
|
||||
if (on_line_start) {
|
||||
printf(" 0x%03x: ", pc);
|
||||
}
|
||||
|
||||
printf("%02x ", memory[pc]);
|
||||
|
||||
/* If reached end of line, print #x spaces to align the "|" */
|
||||
if (break_line) {
|
||||
int spaces = 27 - (char_count % 10) * 3;
|
||||
printf("%*s| ", spaces, "");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Prints out the full string if reached the end of the first line */
|
||||
if (break_line && char_count <= 9) {
|
||||
byte_t *current_byte = &memory[string_address];
|
||||
|
||||
printf(" .string \"");
|
||||
while (*current_byte != 0x00) {
|
||||
printf("%c", *current_byte);
|
||||
current_byte++;
|
||||
}
|
||||
printf("\"");
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (break_line) {
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printf("\n");
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||||
}
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/* Reset char count to indicate new word on null terminator */
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if (on_null_terminator) {
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string_address = pc + 1;
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char_count = 0;
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} else {
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char_count++;
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}
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||||
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||||
pc++;
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||||
}
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||||
printf("\n");
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||||
}
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