Segmentation fault in x86 while computing floating point sequence

Question

Assembly program to compute sum of given sequence: 1+(1/1!)+(1/2!)+...+(1/10!) using floating point registers. Why do I get a segmentation fault(Core dumped) error in the following program?

global  main
main:
    mov eax,2
    mov ebx, 2
    mov edx, 2
.fact:
    fld dword [ecx]
    fmul dword [ebx]
    fstp dword [ecx]
    fld dword [ebx]
    fadd dword [one]
    fstp dword [ebx]
    fld dword [ebx]
    fld dword [eax]
    fcomi st0,st1
    ja .fact
.sum:
    fld dword [one]
    fdiv dword [ecx]
    fadd dword [edx]
    fstp dword [edx]
    fld dword [ten]    
    fld dword [eax]
    fcomi st0,st1
    ja .exit
    fadd dword [one]
    mov ebx,2
    jmp .fact
.exit:
    push edx
    push    dword msg       
    call    printf  
    add     sp, 8

Answer 1

您有正确的想法，但我可以看到此代码存在许多问题，导致其无法按预期运行：

您需要分配内存

正如在评论中已经提到的那样，这些浮点指令中的括号表示加载/存储到内存。例如，语句fld dword [ecx]不会加载内容ecx st0。ecx。它将地址 st0处的32位浮点值加载到2。现在，在某些情况下，您尝试从地址eax进行读/写。

因此，要使所有这些加载和存储工作，您需要在堆栈上分配变量。您使用其中的四个（ecx，edx，ebx和sub esp, 0x10 lea eax, [esp] lea ecx, [esp+4] lea edx, [esp+8] lea ebx, [esp+0xC] ），每个大小为四个字节，因此您可以保持寄存器的使用方式目前，如果你开始做例如：

lea

如果您不熟悉lea，则会在未从内存中读取的情况下加载地址。 mov eax, esp是唯一的 ¹ x86指令，其中括号不代表内存访问。例如，第二行在功能上等同于add esp, 0x10。

最后，记得在离开例程（mov ebx, 2）之前将堆栈指针放回原位。

您没有正确设置浮点常数

正如上一节所述，像ebx这样的指令不能达到你想要的效果，因为我们希望mov dword [ebx], 2指向内存中我们可以存储浮点数的地址。

但即使你写2将ebx存储到地址 [ebx]，这仍然是错误的，因为在这个例行程序中，我们会对待{{} 1}}作为一个浮点数，而你存储到该位置的2是 2的整数表示。

fild指令从内存加载一个整数，将其转换为浮点值，并将其存储在FPU堆栈的顶部。例如，以下指令将整数转换为float：

mov dword [ebx], 2  ; Now [ebx] contains 2
fild dword [ebx]    ; Now st0 contains 2.0
fstp dword [ebx]    ; Now [ebx] contains 2.0

您正在溢出FPU堆栈

每次使用fld时，都会将值推送到FPU堆栈。每个fstp都会弹出FPU堆栈的值。 （那是＆{39; p＆＃39;在fstp中的含义）您使用fadd，fmul和fdiv的方式只需替换当前位于FPU堆栈顶部的值（又名st0）。这一切都很好，但是fcomi并没有从FPU堆栈中弹出任何东西。因此，每当您完成循环并执行两个fld s后跟fcomi时，您就会在堆栈中添加两个值并将其保留在那里。

FPU堆栈只能存储8个值（st0到st7）。因此，如果所有八个都被填充并且您尝试将另一个值推送到FPU堆栈（例如，使用fld），那么您将获得 FPU堆栈溢出异常和负载会失败。

还有另一条比较指令fcomip，但它只会从FPU堆栈中弹出一个值。要弹出另一个，您可以使用fstp st0。该指令基本上意味着＆＃34;将st0存储到st0，然后将最高值从FPU堆栈中弹出。＆＃34;

printf不支持浮动

When passing a float to a variadic function, it is automatically promoted to a double.由于printf是一个可变函数，%f说明符（当然然后）也需要double。因此，在函数结束时，您希望将[edx]（不是edx！）的内容打印为double。由于printf需要一个双倍（64位宽），push dword [edx]之类的东西不会削减它。

将值加载到FPU堆栈时，它们以尽可能高的精度存储。将它们存储到内存中时（通过fstp），您可以指定精度（以及格式和宽度）。当您说fstp dword [address]时，您指定dword宽度，即32位浮点数。如果您需要double，只需指定qword。

我们可以将值直接存储到堆栈中。所以尝试类似的事情：

sub esp, 8       ; Make space for the 64-bit double we're about to store
fld dword [edx]  ; Load the 32-bit float we want to print
fstp qword [esp] ; Store the 64-bit double to the space we just allocated

请记住，在printf之后，您需要重新调整堆栈指针（不仅仅是8个字节！）。另请注意，任何32位模式下的堆栈指针都是 esp ，而不是 sp 。

您需要初始化产品

你在那里的第四条指令是fld dword [ecx]。我们尚未在此例程中初始化ecx。由于您使用[ecx]来存储针对您的阶乘的产品，因此您希望在每次开始1.0之前将其设置为.fact }循环。

你的阶乘循环上的条件是一个

您似乎正在通过使用[eax]启动主循环计数器（2）并使用2 = 1/0! + 1/1!初始化您的总和来进行优化。在您运行.fact循环之前，您将[ebx]初始化为2，可能是另一个优化，以避免乘以1.在伪代码中，您的算法如下所示：

// B is initialized to 2
.fact:
    C = C * B
    B = B + 1
    if A > B: goto .fact

基本上（如果C从1开始），C是从2到A-1的所有整数的乘积，总是包括2无论如何什么。

这并不是你想要的。请记住，您希望在总和中加入1/10!，如上所述，需要使用.fact执行A=11。另外，请考虑此算法中C对A的不同值的结果：

A:  2  3  4  5   6   ...
C:  2  2  6  24  120 ...

参考上面的图表，根据算法的其余部分，最终总和将是2 + 1/2 + 1/2 + 1/6 + 1/24 + 1/120 ...。这将由1/2关闭。

您可以通过更改一行来解决这两个问题。

额外的东西

• 您需要以某种方式退出程序，否则您将继续执行超出程序范围的指令，直到您发生段错误
• 有关于将常用值加载到FPU堆栈的特殊说明。其中两个可能对您有用：fldz加载+0.0和fld1加载1.0
• 任何时候你想要回答问题＆＃34;为什么我的程序会出现段错误？＆＃34; 你应该在调试器中运行程序。它将向您显示segfault发生的确切指令，并允许您检查程序的状态（寄存器，内存的内容等）。在调试器中学习一些快速命令的回报非常值得：）

¹ 这是您唯一需要关心的问题。要迂腐，nop指令也可以采用地址参数，但正如您所料，它实际上并不访问内存，因为它是 no-op 。