administrator/kvs
1
0
Fork 0
Code Issues Pull requests Actions Packages Projects Releases Wiki Activity
kvs/nop/asm23_.py

2082 lines
83 KiB
Python
Raw Normal View History

Add files via upload
2025-10-27 14:15:58 +03:00
"""САМАЯ КОРРЕКТНАЯ ВЕРСИЯ С ПОДРОБНЫМИ ОШИБКАМИ
~70% корректной машинной кодогенерации
по возможности: автоматизировать тестирование кодогенерации
"""
# === СТИЛЬ КОДА И ОГРАНИЧЕНИЯ ДЛЯ САМОКОМПИЛЯЦИИ ===
#
# Этот код написан с учётом будущей возможности самокомпиляции
# (например, трансляции на C или на собственный ассемблер).
# Поэтому соблюдаются следующие правила:
#
# 1. НЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ f-строки.
# → Вместо них — конкатенация строк и str()/hex()/int().
#
# 2. НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ оператор `with` для работы с файлами.
# → Вместо него — явные open() и close().
#
# 3. НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ООП (классы, методы, self и т.п.).
# → Весь код — глобальные функции и переменные.
#
# 4. ИЗБЕГАЕТСЯ сложный Python-специфичный синтаксис:
# - нет list/dict comprehensions,
# - нет лямбд,
# - нет eval/exec (кроме временного парсинга, если необходимо),
# - нет распаковки (*args, **kwargs),
# - нет декораторов.
#
# 5. ДУБЛИРОВАНИЕ КОДА ДОПУСТИМО, если оно:
# - упрощает чтение,
# - изолирует логику,
# - облегчает будущую ручную перезапись или трансляцию.
#
# 6. Все структуры данных — простые (dict, list, bytearray).
# → Нет namedtuple, dataclass, enum и т.п.
#
# 7. Используются только базовые конструкции:
# if/elif/else, while, for, функции, глобальные переменные.
#
# === РАСШИРЕНИЕ: ПРЯМАЯ ВСТАВКА ОПКОДОВ ===
#
# Для гибкости и поддержки экспериментальных или ещё не описанных
# инструкций добавлена директива:
#
# .байт 0xXX 0xYY ...
#
# Она позволяет вставлять произвольные байты машинного кода
# непосредственно в секцию (.text или .data).
#
# ВАЖНО:
# - Цифровые опкоды — НЕ замена мнемоникам.
# - Русские мнемоники будут постепенно расширяться и покрывать
# всё больше инструкций x86-64.
# - .байт используется ТОЛЬКО как временный или специализированный
# механизм для случаев, когда мнемоника ещё не реализована,
# недокументирована или требует точного контроля, если мнемоника
# описана - .байт не использовать.
# - Данные (.строка, .константа) остаются в человекочитаемом виде.
#
# Цель: сделать код максимально "механически переносимым"
# в другой язык или в собственный ассемблер без потери логики,
# при этом сохраняя возможность полного контроля над генерируемым
# машинным кодом.
#
# ===================================================
import sys
# Глобальная переменная для имени исходного файла (для сообщений об ошибках)
source_filename = ""
def pack_u16_le(val):
return bytes([
(val >> 0) & 0xFF,
(val >> 8) & 0xFF
])
def pack_u32_le(val):
return bytes([
(val >> 0) & 0xFF,
(val >> 8) & 0xFF,
(val >> 16) & 0xFF,
(val >> 24) & 0xFF
])
def pack_u64_le(val):
return bytes([
(val >> 0) & 0xFF,
(val >> 8) & 0xFF,
(val >> 16) & 0xFF,
(val >> 24) & 0xFF,
(val >> 32) & 0xFF,
(val >> 40) & 0xFF,
(val >> 48) & 0xFF,
(val >> 56) & 0xFF
])
def pack_i32_le(val):
if val < 0:
val = (1 << 32) + val
return pack_u32_le(val)
def safe_close(f):
if f is not None:
f.close()
# === Глобальные данные ===
INSTRUCTIONS = {
# Базовые
"переместить": {"code": b"\x48\x89", "type": "reg_reg"}, # mov
"переместить_имм": {"code": None, "type": "reg_imm"}, # mov
"прибавить": {"code": b"\x48\x01", "type": "reg_reg"}, # add
"вычесть": {"code": b"\x48\x29", "type": "reg_reg"}, # sub
"вызвать": {"code": b"\xE8", "type": "call"}, # call
"вернуться": {"code": b"\xC3", "type": "none"}, # ret
"вызов_системы": {"code": b"\x0F\x05", "type": "none"}, # syscall
"сравнить": {"code": b"\x48\x39", "type": "reg_reg"}, # cmp
"переход": {"code": b"\xE9", "type": "jmp"}, # jmp
"переход_если_равно": {"code": b"\x0F\x84", "type": "jcc"}, # je / jz
"переход_если_неравно": {"code": b"\x0F\x85", "type": "jcc"}, # jne / jnz
"втолкнуть": {"code": b"\x50", "type": "push"}, # push
"вытолкнуть": {"code": b"\x58", "type": "pop"}, # pop
"нет_операции": {"code": b"\x90", "type": "none"}, # nop
"остановить": {"code": b"\xF4", "type": "none"}, # hlt
# Арифметика
"увеличить": {"code": b"\xFF", "subop": 0, "type": "incdec"}, # inc
"уменьшить": {"code": b"\xFF", "subop": 1, "type": "incdec"}, # dec
"отрицать": {"code": b"\xF7", "subop": 3, "type": "unary"}, # neg
"умножить": {"code": b"\xF7", "subop": 4, "type": "muldiv"}, # mul
"умножить_знаковое": {"code": b"\xF7", "subop": 5, "type": "muldiv"}, # imul
"разделить": {"code": b"\xF7", "subop": 6, "type": "muldiv"}, # div
"разделить_знаковое": {"code": b"\xF7", "subop": 7, "type": "muldiv"}, # idiv
# Логика
"и": {"code": b"\x48\x21", "type": "reg_reg"}, # and
"или": {"code": b"\x48\x09", "type": "reg_reg"}, # or
"исключающее_или": {"code": b"\x48\x31", "type": "reg_reg"}, # xor
"инвертировать": {"code": b"\xF7", "subop": 2, "type": "unary"}, # not
"проверить": {"code": b"\x48\x85", "type": "test"}, # test
# Адресация
"загрузить_адрес": {"code": b"\x48\x8D", "type": "lea"}, # lea
# Сдвиги и вращения
"сдвиг_влево": {"code": b"\x48\xC1\xE0", "type": "shift_imm"}, # shl
"сдвиг_вправо": {"code": b"\x48\xC1\xE8", "type": "shift_imm"}, # shr
"сдвиг_арифметический_влево": {"code": b"\x48\xC1\xE0", "type": "shift_imm"}, # sal (same as shl)
"сдвиг_арифметический_вправо": {"code": b"\x48\xC1\xF8", "type": "shift_imm"}, # sar
"вращать_влево": {"code": b"\x48\xC1\xC0", "type": "rotate_imm"}, # rol
"вращать_вправо": {"code": b"\x48\xC1\xC8", "type": "rotate_imm"}, # ror
# Флаги
"установить_перенос": {"code": b"\xF9", "type": "none"}, # stc
"сбросить_перенос": {"code": b"\xF8", "type": "none"}, # clc
"установить_направление": {"code": b"\xFD", "type": "none"}, # std
"сбросить_направление": {"code": b"\xFC", "type": "none"}, # cld
# Прерывания
"прервать": {"code": b"\xCD", "type": "int"}, # int
# Расширение регистра
"переместить_с_нулями": {"code": b"\x48\x0F\xB6", "type": "movzx"}, # movzx
"переместить_со_знаком": {"code": b"\x48\x0F\xBE", "type": "movsx"}, # movsx
# Обмен
"обменять": {"code": b"\x48\x87", "type": "xchg"}, # xchg
# Флаги (полные)
"втолкнуть_флаги": {"code": b"\x9C", "type": "none"}, # pushf
"вытолкнуть_флаги": {"code": b"\x9D", "type": "none"}, # popf
# Условные переходы по CF
"переход_если_перенос": {"code": b"\x0F\x82", "type": "jcc"}, # jc
"переход_если_нет_переноса": {"code": b"\x0F\x83", "type": "jcc"}, # jnc
# Цикл
"цикл": {"code": b"\xE2", "type": "loop"}, # loop
# Альтернативный системный вызов
"войти_в_систему": {"code": b"\x0F\x34", "type": "none"}, # sysenter
# Строковые операции
"переместить_байт": {"code": b"\xA4", "type": "none"}, # movsb
"переместить_слово": {"code": b"\xA5", "type": "none"}, # movsw / movsd / movsq (depends on prefix)
"сравнить_байты": {"code": b"\xA6", "type": "none"}, # cmpsb
"сканировать_байт": {"code": b"\xAE", "type": "none"}, # scasb
# Специальные команды
"идентифицировать_процессор": {"code": b"\x0F\xA2", "type": "none"}, # cpuid
"прочитать_счетчик": {"code": b"\x0F\x31", "type": "none"}, # rdtsc
"получить_управление": {"code": b"\x0F\x01\xD0", "type": "none"}, # vmcall (or other, context-dependent)
# восьмибитные
"загрузить_байт": {"code": None, "type": "mov_reg8_imm8"}, # mov
"прибавить_байт": {"code": b"\x00", "type": "add_reg8_reg8"}, # add
"сохранить_байт": {"code": b"\x88", "type": "mov_mem8_reg8"}, # mov
# Условные переходы по знаку (SF = OF)
"переход_если_больше_или_равно": {"code": b"\x0F\x8D", "type": "jcc"}, # jge
"сохранить_в_адрес": {"code": b"\x88", "type": "store_reg8_to_reg64"}, # mov
# Сравнение с непосредственным значением
"сравнить_с": {"code": None, "type": "cmp_reg_imm"}, # cmp
# Условные переходы по нулю/не нулю (альтернативные названия)
"переход_если_ноль": {"code": b"\x0F\x84", "type": "jcc"}, # jz
"переход_если_не_ноль": {"code": b"\x0F\x85", "type": "jcc"}, # jnz
# Условные переходы по знаку
"переход_если_меньше": {"code": b"\x0F\x8C", "type": "jcc"}, # jl
"переход_если_больше": {"code": b"\x0F\x8F", "type": "jcc"}, # jg
"переход_если_меньше_или_равно": {"code": b"\x0F\x8E", "type": "jcc"}, # jle
"переход_если_больше_или_равно": {"code": b"\x0F\x8D", "type": "jcc"}, # jge
# Безусловный короткий переход (опционально)
"короткий_переход": {"code": b"\xEB", "type": "short_jmp"}, # jmp (short)
# Чтение из памяти в регистр (64-бит)
"загрузить": {"code": b"\x48\x8B", "type": "mov_reg_mem"}, # mov
# Сохранение регистра в память (64-бит)
"сохранить": {"code": b"\x48\x89", "type": "mov_mem_reg"}, # mov
# 32-битные операции (часто нужны для совместимости и оптимизации)
"переместить32": {"code": b"\x89", "type": "mov32_reg_reg"}, # mov
"прибавить32": {"code": b"\x01", "type": "add32_reg_reg"}, # add
"вычесть32": {"code": b"\x29", "type": "sub32_reg_reg"}, # sub
"сравнить32": {"code": b"\x39", "type": "cmp32_reg_reg"}, # cmp
# 8-битные операции (расширение)
"вычесть_байт": {"code": b"\x28", "type": "sub_reg8_reg8"}, # sub
"сравнить_байт": {"code": b"\x38", "type": "cmp_reg8_reg8"}, # cmp
# Арифметика с непосредственным значением (64-бит, но через add/sub imm32 sign-extended)
"прибавить_непосредственно": {"code": None, "type": "add_reg_imm"}, # add
"вычесть_непосредственно": {"code": None, "type": "sub_reg_imm"}, # sub
# Обмен с памятью
"обменять_с_памятью": {"code": b"\x48\x87", "type": "xchg_mem_reg"}, # xchg
# Очистка регистра (xor reg, reg — идиома)
"очистить": {"code": b"\x48\x31", "type": "xor_self"}, # xor
# Стековые операции с памятью
"втолкнуть_из_памяти": {"code": b"\xFF", "subop": 6, "type": "push_mem"}, # push
"вытолкнуть_в_память": {"code": b"\x8F", "subop": 0, "type": "pop_mem"}, # pop
# Отладка
"отладка": {"code": b"\xCC", "type": "none"}, # int3
# Ввод-вывод (для простых демонстраций)
"ввод_байта": {"code": b"\xE4", "type": "in_imm"}, # in
"вывод_байта": {"code": b"\xE6", "type": "out_imm"}, # out
}
REGISTERS = {
# 64-битные регистры
"раикс": 0, # RAX
"рсикс": 1, # RCX
"рдикс": 2, # RDX
"рбикс": 3, # RBX
"рсипи": 4, # RSP
"рбипи": 5, # RBP
"рсиай": 6, # RSI
"рдиай": 7, # RDI
"р8": 8, # R8
"р9": 9, # R9
"р10": 10, # R10
"р11": 11, # R11
"р12": 12, # R12
"р13": 13, # R13
"р14": 14, # R14
"р15": 15, # R15
# 32-битные регистры
"еаикс": 0, # EAX
"есикс": 1, # ECX
"едикс": 2, # EDX
"ебикс": 3, # EBX
"есипи": 4, # ESP
"ебипи": 5, # EBP
"есиай": 6, # ESI
"едиай": 7, # EDI
"р8д": 8, # R8D
"р9д": 9, # R9D
"р10д": 10, # R10D
"р11д": 11, # R11D
"р12д": 12, # R12D
"р13д": 13, # R13D
"р14д": 14, # R14D
"р15д": 15, # R15D
# 16-битные регистры
"аикс": 0, # AX
"сикс": 1, # CX
"дикс": 2, # DX
"бикс": 3, # BX
"эсп": 4, # SP (Stack Pointer)
"бипи": 5, # BP (Base Pointer)
"эс": 6, # SI (Source Index)
"ди": 7, # DI (Destination Index)
"р8в": 8, # R8W
"р9в": 9, # R9W
"р10в": 10, # R10W
"р11в": 11, # R11W
"р12в": 12, # R12W
"р13в": 13, # R13W
"р14в": 14, # R14W
"р15в": 15, # R15W
# 8-битные регистры (младшие байты)
"ал": 0, # AL
"кл": 1, # CL
"дл": 2, # DL
"бл": 3, # BL
"спл": 4, # SPL
"бпл": 5, # BPL
"сил": 6, # SIL
"дил": 7, # DIL
"р8б": 8, # R8B
"р9б": 9, # R9B
"р10б": 10, # R10B
"р11б": 11, # R11B
"р12б": 12, # R12B
"р13б": 13, # R13B
"р14б": 14, # R14B
"р15б": 15, # R15B
# 8-битные регистры (старшие байты - только для первых 4 регистров)
"аш": 0, # AH
"чш": 1, # CH
"дш": 2, # DH
"бш": 3, # BH
}
# Глобальное состояние ассемблера
labels = {}
label_sections = {}
symbols = {}
sections = {".text": bytearray(), ".data": bytearray()}
current_section = ".text"
entry_point = "_start"
position = {".text": 0, ".data": 0}
pass_num = 0
code_start = 0x400000
# ELF layout
text_size = 0
data_size = 0
vaddr_text = 0
vaddr_data = 0
offset_text = 0
offset_data = 0
memsz_text = 0
memsz_data = 0
# Логи
log_file = None
tokens_log = None
# === Вспомогательные функции ===
def log(message):
log_file.write(message + "\n")
log_file.flush()
def log_tokens(line_num, tokens):
tokens_log.write("Line " + str(line_num) + ": " + str(tokens) + "\n")
tokens_log.flush()
def close_log():
safe_close(log_file)
safe_close(tokens_log)
def log_labels():
log("=== Метки и их адреса ===")
for label, pos in labels.items():
section = label_sections.get(label, "неизвестно")
base_addr = vaddr_text if section == ".text" else vaddr_data
abs_addr = base_addr + pos
value = symbols.get(label, "N/A")
log("Метка '" + label + "': секция = " + section +
", позиция = " + str(pos) +
", абсолютный адрес = " + hex(abs_addr) +
", значение = " + str(value))
def align_up(x, align):
return (x + align - 1) & ~(align - 1)
def get_reg_info(reg_name):
if reg_name in ["аш", "чш", "дш", "бш"]:
return {"size": 8, "index": REGISTERS[reg_name], "high8": True}
elif reg_name.endswith(("б", "л")) or reg_name in ["ал", "кл", "дл", "бл", "спл", "бпл", "сил", "дил"]:
return {"size": 8, "index": REGISTERS[reg_name], "high8": False}
elif reg_name.endswith("в") or reg_name in ["аикс", "сикс", "дикс", "бикс", "эсп", "бипи", "эс", "ди"]:
return {"size": 16, "index": REGISTERS[reg_name]}
elif reg_name.endswith("д") or reg_name in ["еаикс", "есикс", "едикс", "ебикс", "есипи", "ебипи", "есиай", "едиай"]:
return {"size": 32, "index": REGISTERS[reg_name]}
else:
return {"size": 64, "index": REGISTERS[reg_name]}
# === Функции формирования ошибок ===
def make_error_msg(line_num, line_text, detail):
return (
"Ошибка в файле " + source_filename + ", строка " + str(line_num) + ":\n" +
" " + line_text + "\n" +
detail
)
def error_invalid_operand_count(mnemonic, expected, got):
return (
"Инструкция '" + mnemonic + "':\n" +
" ожидается " + str(expected) + " операнд(а/ов), получено: " + str(got)
)
def error_unknown_mnemonic(mnemonic):
return "Неизвестная инструкция: '" + mnemonic + "'"
def error_invalid_register(op_name, reg_name, mnemonic):
return (
"Инструкция '" + mnemonic + "':\n" +
" операнд '" + op_name + "' = '" + reg_name + "' не является допустимым регистром.\n" +
" Допустимые регистры: " + ", ".join(list(REGISTERS.keys()))
)
def error_expected_register(op_name, value, mnemonic):
return (
"Инструкция '" + mnemonic + "':\n" +
" операнд '" + op_name + "' = '" + value + "' должен быть регистром, но это число или метка."
)
def error_invalid_number_format(s):
return "Недопустимый формат числа: '" + s + "'"
def error_byte_out_of_range(val_str, val):
return "Байт должен быть в диапазоне 0–255: '" + val_str + "' = " + str(val)
def error_unknown_directive(word):
return "Неизвестная директива: '" + word + "'"
def error_missing_label(label):
return "Метка не найдена: '" + label + "'"
def error_unexpected_token_in_operands(tok):
return "Недопустимый токен в операндах: " + str(tok)
def error_unexpected_string_in_byte():
return ".байт требует числовые значения, не строки"
def error_unterminated_string():
return "Незакрытая кавычка в строке"
def error_invalid_address_operand(addr_op):
return "Первый операнд должен быть [регистр], получено: " + addr_op
# === Лексер ===
def tokenize_line(line):
semi = line.find(';')
if semi != -1:
line = line[:semi]
line = line.rstrip()
if not line:
return []
tokens = []
i = 0
n = len(line)
while i < n:
ch = line[i]
if ch.isspace():
i += 1
continue
if ch == '"':
i += 1
s = ''
while i < n and line[i] != '"':
if line[i] == '\\' and i + 1 < n:
i += 1
esc = line[i]
if esc == 'n':
s += '\n'
elif esc == 't':
s += '\t'
elif esc == '"':
s += '"'
elif esc == '\\':
s += '\\'
else:
s += '\\' + esc
i += 1
else:
s += line[i]
i += 1
if i >= n:
raise ValueError(error_unterminated_string())
i += 1
tokens.append(('string', s))
continue
if ch == ',':
tokens.append(('comma', ','))
i += 1
continue
if ch == ':':
tokens.append(('colon', ':'))
i += 1
continue
j = i
while j < n and not (line[j].isspace() or line[j] in ',:;'):
j += 1
word = line[i:j]
if word:
tokens.append(('word', word))
i = j
return tokens
# === Парсинг ===
def parse_operand(operand):
if operand.isdigit():
return int(operand)
if operand.startswith("0x"):
return int(operand, 16)
if operand in labels:
section = label_sections[operand]
base_addr = vaddr_text if section == ".text" else vaddr_data
return labels[operand] + base_addr
if operand in symbols:
return symbols[operand]
raise ValueError("Неизвестный операнд: " + operand)
def parse_number_token(token):
if token[0] != 'word':
raise ValueError("Ожидалось число, получено: " + str(token))
s = token[1]
if s.isdigit():
return int(s)
if s.startswith("0x"):
return int(s, 16)
raise ValueError(error_invalid_number_format(s))
def encode_instruction(mnemonic, operands, line_num, line_text):
instr = INSTRUCTIONS[mnemonic]
code = bytearray()
itype = instr["type"]
if itype == "none":
code.extend(instr["code"])
elif itype == "reg_reg":
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
dst_info = get_reg_info(operands[0])
src_info = get_reg_info(operands[1])
if dst_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("назначения", operands[0], mnemonic))
if src_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("источника", operands[1], mnemonic))
dst = dst_info["index"]
src = src_info["index"]
dst_size = dst_info["size"]
src_size = src_info["size"]
if dst_size != src_size:
raise ValueError("Размеры операндов не совпадают в инструкции '" + mnemonic + "'")
# Определяем, нужен ли REX.W
use_rex_w = (dst_size == 64)
use_66_prefix = (dst_size == 16)
rex = 0x40
if use_rex_w:
rex |= 0x08
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
# Старшие байты запрещают REX
if dst_info.get("high8") or src_info.get("high8"):
if rex != 0x40:
raise ValueError("Нельзя использовать старшие байты (аш/чш/дш/бш) с расширенными регистрами (р8–р15)")
rex = 0
op_base = instr["code"]
if op_base[0] == 0x48 and len(op_base) == 2:
# Это 64-битная инструкция по умолчанию, но мы пересчитываем
actual_op = op_base[1]
else:
actual_op = op_base[0]
if use_66_prefix:
code.append(0x66)
if rex != 0x40 or use_rex_w:
code.append(rex)
code.append(actual_op)
modrm = 0xC0 | ((src & 7) << 3) | (dst & 7)
code.append(modrm)
elif itype == "reg_imm":
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
reg_info = get_reg_info(operands[0])
if reg_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("назначения", operands[0], mnemonic))
reg = reg_info["index"]
size = reg_info["size"]
imm = parse_operand(operands[1])
if size == 64:
if 0 <= reg <= 7:
code.extend(b'\x48')
code.append(0xB8 + reg)
code.extend(pack_u64_le(imm))
elif 8 <= reg <= 15:
code.extend(b'\x49')
code.append(0xB8 + (reg - 8))
code.extend(pack_u64_le(imm))
else:
raise ValueError("Недопустимый регистр в '" + mnemonic + "'")
elif size == 32:
if -0x80000000 <= imm <= 0x7FFFFFFF:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0xC7)
modrm = 0xC0 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.extend(pack_u32_le(imm & 0xFFFFFFFF))
else:
raise ValueError("32-битное непосредственное значение вне диапазона: " + str(imm))
elif size == 16:
if 0 <= imm <= 0xFFFF:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0xC7)
modrm = 0xC0 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
code.append((imm >> 8) & 0xFF)
else:
raise ValueError("16-битное непосредственное значение вне диапазона: " + str(imm))
elif size == 8:
if not (0 <= imm <= 255):
raise ValueError("8-битное значение вне диапазона 0–255: " + str(imm))
if reg_info.get("high8"):
if reg < 4:
code.append(0xB0 + reg + 4) # AH=4, CH=5, DH=6, BH=7 → B4..B7
code.append(imm & 0xFF)
else:
raise ValueError("Старшие байты доступны только для первых 4 регистров")
else:
if reg < 4:
code.append(0xB0 + reg)
code.append(imm & 0xFF)
else:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0xB0 + (reg & 7))
code.append(imm & 0xFF)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра в '" + mnemonic + "'")
elif itype == "call" or itype == "jmp":
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
code.extend(instr["code"])
target = parse_operand(operands[0])
current_addr = vaddr_text + position[".text"]
offset = target - (current_addr + 5)
if offset < -0x80000000 or offset > 0x7FFFFFFF:
raise ValueError(
"Цель слишком далеко для 32-битного смещения в инструкции '" + mnemonic + "': " +
str(offset) + " (должно быть в [-2^31, 2^31-1])"
)
code.extend(pack_i32_le(offset))
elif itype == "jcc":
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
code.extend(instr["code"])
target = parse_operand(operands[0])
current_addr = vaddr_text + position[".text"]
offset = target - (current_addr + 6)
if offset < -0x80000000 or offset > 0x7FFFFFFF:
raise ValueError("Цель условного перехода слишком далеко: " + str(offset))
code.extend(pack_i32_le(offset))
elif itype == "push" or itype == "pop":
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
reg_info = get_reg_info(operands[0])
if reg_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("регистра", operands[0], mnemonic))
reg = reg_info["index"]
size = reg_info["size"]
if size not in (64, 32):
raise ValueError("Инструкция '" + mnemonic + "' поддерживает только 32/64-битные регистры")
base = 0x50 if itype == "push" else 0x58
if 0 <= reg <= 7:
code.append(base + reg)
elif 8 <= reg <= 15:
code.extend(b'\x41')
code.append(base + (reg - 8))
else:
raise ValueError("Недопустимый регистр для " + itype)
elif itype == "incdec":
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
reg_info = get_reg_info(operands[0])
if reg_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("регистра", operands[0], mnemonic))
reg = reg_info["index"]
size = reg_info["size"]
subop = instr["subop"]
if size == 64:
rex = 0x48
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0xFF)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
elif size == 32:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0xFF)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
elif size == 16:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0xFF)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
elif size == 8:
# Для 8-битных регистров — всегда регистровый режим (Mod=11)
if reg_info.get("high8"):
if reg < 4:
code.append(0xFE)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | reg
code.append(modrm)
else:
raise ValueError("Старшие байты доступны только для первых 4 регистров")
else:
if reg < 4:
code.append(0xFE)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | reg
code.append(modrm)
else:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0xFE)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра")
elif itype in ("unary", "muldiv"):
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
reg_info = get_reg_info(operands[0])
if reg_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("регистра", operands[0], mnemonic))
reg = reg_info["index"]
size = reg_info["size"]
subop = instr["subop"]
if size == 64:
rex = 0x48
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0xF7)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
elif size == 32:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0xF7)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
elif size == 16:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0xF7)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
elif size == 8:
if reg_info.get("high8"):
if reg < 4:
code.append(0xF6)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | reg
code.append(modrm)
else:
raise ValueError("Старшие байты только для первых 4 регистров")
else:
if reg < 4:
code.append(0xF6)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | reg
code.append(modrm)
else:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0xF6)
modrm = 0xC0 | (subop << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра")
elif itype == "test":
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
dst_info = get_reg_info(operands[0])
src_info = get_reg_info(operands[1])
if dst_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("назначения", operands[0], mnemonic))
if src_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("источника", operands[1], mnemonic))
dst = dst_info["index"]
src = src_info["index"]
size = dst_info["size"]
if size != src_info["size"]:
raise ValueError("Размеры операндов не совпадают в '" + mnemonic + "'")
if size == 64:
rex = 0x48
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0x85)
elif size == 32:
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x85)
elif size == 16:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x85)
elif size == 8:
if dst_info.get("high8") or src_info.get("high8"):
if rex != 0x40:
raise ValueError("Старшие байты несовместимы с REX")
code.append(0x84)
else:
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x84)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра")
modrm = 0xC0 | ((src & 7) << 3) | (dst & 7)
code.append(modrm)
elif itype == "lea":
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
dst_info = get_reg_info(operands[0])
label = operands[1]
if dst_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("назначения", operands[0], mnemonic))
if label not in labels:
raise ValueError(error_missing_label(label))
dst = dst_info["index"]
if dst_info["size"] != 64:
raise ValueError("LEA поддерживает только 64-битные регистры назначения")
target_addr = parse_operand(label)
current_addr = vaddr_text + position[".text"]
rip_after = current_addr + 7
disp = target_addr - rip_after
if disp < -0x80000000 or disp > 0x7FFFFFFF:
raise ValueError("Метка слишком далеко для RIP-relative адресации: " + label)
code.extend(b"\x48\x8D")
modrm = 0x05 | ((dst & 7) << 3)
if dst >= 8:
code[0] |= 0x01
code.append(modrm)
code.extend(pack_i32_le(disp))
elif itype in ("shift_imm", "rotate_imm"):
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
reg_info = get_reg_info(operands[0])
if reg_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("регистра", operands[0], mnemonic))
imm = parse_operand(operands[1])
if not (0 <= imm <= 255):
raise ValueError("Сдвиг/вращение должно быть в диапазоне 0–255, получено: " + str(imm))
reg = reg_info["index"]
size = reg_info["size"]
base_op = instr["code"][-1] # последний байт — базовый опкод без регистра
if size == 64:
rex = 0x48
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0xC1)
modrm = 0xC0 | (base_op << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
elif size == 32:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0xC1)
modrm = 0xC0 | (base_op << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
elif size == 16:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0xC1)
modrm = 0xC0 | (base_op << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
elif size == 8:
if reg_info.get("high8"):
if reg < 4:
code.append(0xC0)
modrm = 0xC0 | (base_op << 3) | reg
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
else:
raise ValueError("Старшие байты только для первых 4 регистров")
else:
if reg < 4:
code.append(0xC0)
modrm = 0xC0 | (base_op << 3) | reg
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
else:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0xC0)
modrm = 0xC0 | (base_op << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра")
elif itype == "int":
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
imm = parse_operand(operands[0])
if not (0 <= imm <= 255):
raise ValueError("Номер прерывания должен быть 0–255, получено: " + str(imm))
code.extend(instr["code"])
code.append(imm & 0xFF)
elif itype in ("movzx", "movsx"):
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
dst_info = get_reg_info(operands[0])
src_info = get_reg_info(operands[1])
if dst_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("назначения", operands[0], mnemonic))
if src_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("источника", operands[1], mnemonic))
dst = dst_info["index"]
src = src_info["index"]
if dst_info["size"] != 64:
raise ValueError("Назначение в '" + mnemonic + "' должно быть 64-битным")
if src_info["size"] not in (8, 16):
raise ValueError("Источник в '" + mnemonic + "' должен быть 8- или 16-битным")
rex = 0x48
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.extend(instr["code"][1:]) # пропускаем 0x48 из оригинального опкода
modrm = 0xC0 | ((src & 7) << 3) | (dst & 7)
code.append(modrm)
elif itype == "xchg":
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
dst_info = get_reg_info(operands[0])
src_info = get_reg_info(operands[1])
if dst_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("назначения", operands[0], mnemonic))
if src_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("источника", operands[1], mnemonic))
dst = dst_info["index"]
src = src_info["index"]
size = dst_info["size"]
if size != src_info["size"]:
raise ValueError("Размеры операндов не совпадают в '" + mnemonic + "'")
if size == 64:
rex = 0x48
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0x87)
elif size == 32:
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x87)
elif size == 16:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x87)
elif size == 8:
if dst_info.get("high8") or src_info.get("high8"):
code.append(0x86)
else:
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x86)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра")
modrm = 0xC0 | ((src & 7) << 3) | (dst & 7)
code.append(modrm)
elif itype == "loop":
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
code.extend(instr["code"])
target = parse_operand(operands[0])
current_addr = vaddr_text + position[".text"]
offset = (target - (current_addr + 2)) & 0xFF
if not (0 <= offset <= 255):
raise ValueError("Цель цикла слишком далеко")
code.append(offset & 0xFF)
elif itype == "mov_reg8_imm8":
# Обрабатывается в reg_imm, но оставлено для совместимости
raise ValueError("Используйте 'переместить_имм' вместо 'загрузить_байт'")
elif itype in ("add_reg8_reg8", "sub_reg8_reg8", "cmp_reg8_reg8"):
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
dst_info = get_reg_info(operands[0])
src_info = get_reg_info(operands[1])
if dst_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("назначения", operands[0], mnemonic))
if src_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("источника", operands[1], mnemonic))
if dst_info["size"] != 8 or src_info["size"] != 8:
raise ValueError("Операнды должны быть 8-битными в '" + mnemonic + "'")
dst = dst_info["index"]
src = src_info["index"]
op_map = {
"add_reg8_reg8": 0x00,
"sub_reg8_reg8": 0x28,
"cmp_reg8_reg8": 0x38,
}
op = op_map[itype]
if dst_info.get("high8") or src_info.get("high8"):
if dst >= 4 or src >= 4:
raise ValueError("Старшие байты доступны только для первых 4 регистров")
code.append(op)
modrm = 0xC0 | (src << 3) | dst
code.append(modrm)
else:
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(op)
modrm = 0xC0 | ((src & 7) << 3) | (dst & 7)
code.append(modrm)
elif itype in ("mov_mem8_reg8", "store_reg8_to_reg64"):
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
addr_op = operands[0]
src_info = get_reg_info(operands[1])
if not (addr_op.startswith('[') and addr_op.endswith(']')):
raise ValueError(error_invalid_address_operand(addr_op))
base_name = addr_op[1:-1]
base_info = get_reg_info(base_name)
if base_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("адресного регистра", base_name, mnemonic))
if src_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("источника", operands[1], mnemonic))
if base_info["size"] != 64:
raise ValueError("Адресный регистр должен быть 64-битным")
if src_info["size"] != 8:
raise ValueError("Источник должен быть 8-битным")
base = base_info["index"]
src = src_info["index"]
if src_info.get("high8"):
if src >= 4:
raise ValueError("Старшие байты только для первых 4 регистров")
code.append(0x88)
modrm = 0x00 | (src << 3) | base
code.append(modrm)
else:
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if base >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x88)
modrm = 0x00 | ((src & 7) << 3) | (base & 7)
code.append(modrm)
elif itype == "cmp_reg_imm":
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
reg_info = get_reg_info(operands[0])
if reg_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("регистра", operands[0], mnemonic))
reg = reg_info["index"]
size = reg_info["size"]
imm = parse_operand(operands[1])
if size == 64:
if -128 <= imm <= 127:
rex = 0x48
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0x83)
modrm = 0xF8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
elif -0x80000000 <= imm <= 0x7FFFFFFF:
rex = 0x48
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0x81)
modrm = 0xF8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.extend(pack_u32_le(imm & 0xFFFFFFFF))
else:
raise ValueError("Непосредственное значение слишком велико для сравнения: " + str(imm))
elif size == 32:
if -128 <= imm <= 127:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x83)
modrm = 0xF8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
elif -0x80000000 <= imm <= 0x7FFFFFFF:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x81)
modrm = 0xF8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.extend(pack_u32_le(imm & 0xFFFFFFFF))
else:
raise ValueError("32-битное непосредственное значение вне диапазона")
elif size == 16:
if -128 <= imm <= 127:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x83)
modrm = 0xF8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
elif 0 <= imm <= 0xFFFF:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x81)
modrm = 0xF8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
code.append((imm >> 8) & 0xFF)
else:
raise ValueError("16-битное непосредственное значение вне диапазона")
elif size == 8:
if not (0 <= imm <= 255):
raise ValueError("8-битное значение вне диапазона 0–255: " + str(imm))
if reg_info.get("high8"):
if reg < 4:
code.append(0x80)
modrm = 0xF8 | reg
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
else:
raise ValueError("Старшие байты только для первых 4 регистров")
else:
if reg < 4:
code.append(0x80)
modrm = 0xF8 | reg
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
else:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0x80)
modrm = 0xF8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра")
elif itype in ("mov_reg_mem", "mov_mem_reg", "xchg_mem_reg"):
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
if itype in ("mov_reg_mem", "xchg_mem_reg"):
dst_info = get_reg_info(operands[0])
src_op = operands[1]
is_load = True
else: # mov_mem_reg
dst_op = operands[0]
src_info = get_reg_info(operands[1])
is_load = False
if is_load:
if not (src_op.startswith('[') and src_op.endswith(']')):
raise ValueError(error_invalid_address_operand(src_op))
base_name = src_op[1:-1]
base_info = get_reg_info(base_name)
if base_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("базового адреса", base_name, mnemonic))
if dst_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("назначения", operands[0], mnemonic))
if base_info["size"] != 64:
raise ValueError("Адресный регистр должен быть 64-битным")
dst = dst_info["index"]
base = base_info["index"]
size = dst_info["size"]
else:
if not (dst_op.startswith('[') and dst_op.endswith(']')):
raise ValueError(error_invalid_address_operand(dst_op))
base_name = dst_op[1:-1]
base_info = get_reg_info(base_name)
if base_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("адресного регистра", base_name, mnemonic))
if src_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("источника", operands[1], mnemonic))
if base_info["size"] != 64:
raise ValueError("Адресный регистр должен быть 64-битным")
src = src_info["index"]
base = base_info["index"]
size = src_info["size"]
op_map = {
"mov_reg_mem": (0x8B, True),
"mov_mem_reg": (0x89, False),
"xchg_mem_reg": (0x87, False),
}
op, is_load_op = op_map[itype]
if size == 64:
rex = 0x48
if base >= 8:
rex |= 0x01
if (is_load and dst >= 8) or (not is_load and src >= 8):
rex |= 0x04
code.append(rex)
code.append(op)
elif size == 32:
rex = 0x40
if base >= 8:
rex |= 0x01
if (is_load and dst >= 8) or (not is_load and src >= 8):
rex |= 0x04
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(op)
elif size == 16:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if base >= 8:
rex |= 0x01
if (is_load and dst >= 8) or (not is_load and src >= 8):
rex |= 0x04
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(op)
elif size == 8:
if is_load:
raise ValueError("Загрузка 8-битного регистра из памяти не поддерживается напрямую в этом ассемблере")
else:
if src_info.get("high8"):
if src >= 4:
raise ValueError("Старшие байты только для первых 4 регистров")
code.append(0x88)
modrm = 0x00 | (src << 3) | base
code.append(modrm)
return bytes(code)
else:
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if base >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x88)
modrm = 0x00 | ((src & 7) << 3) | (base & 7)
code.append(modrm)
return bytes(code)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра")
modrm = 0x00 | (((dst if is_load else src) & 7) << 3) | (base & 7)
code.append(modrm)
elif itype in ("mov32_reg_reg", "add32_reg_reg", "sub32_reg_reg", "cmp32_reg_reg"):
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
dst_info = get_reg_info(operands[0])
src_info = get_reg_info(operands[1])
if dst_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("назначения", operands[0], mnemonic))
if src_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("источника", operands[1], mnemonic))
if dst_info["size"] != 32 or src_info["size"] != 32:
raise ValueError("Операнды должны быть 32-битными в '" + mnemonic + "'")
dst = dst_info["index"]
src = src_info["index"]
op_map = {
"mov32_reg_reg": 0x89,
"add32_reg_reg": 0x01,
"sub32_reg_reg": 0x29,
"cmp32_reg_reg": 0x39,
}
op = op_map[itype]
rex = 0x40
if src >= 8:
rex |= 0x04
if dst >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(op)
modrm = 0xC0 | ((src & 7) << 3) | (dst & 7)
code.append(modrm)
elif itype in ("add_reg_imm", "sub_reg_imm"):
if len(operands) != 2:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 2, len(operands)))
reg_info = get_reg_info(operands[0])
if reg_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("регистра", operands[0], mnemonic))
reg = reg_info["index"]
size = reg_info["size"]
imm = parse_operand(operands[1])
is_add = (itype == "add_reg_imm")
if size == 64:
if -128 <= imm <= 127:
rex = 0x48
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0x83)
modrm = 0xC0 | (reg & 7) if is_add else 0xE8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
elif -0x80000000 <= imm <= 0x7FFFFFFF:
rex = 0x48
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0x81)
modrm = 0xC0 | (reg & 7) if is_add else 0xE8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.extend(pack_u32_le(imm & 0xFFFFFFFF))
else:
raise ValueError(("Непосредственное значение слишком велико для " + ("сложения" if is_add else "вычитания")) + ": " + str(imm))
elif size == 32:
if -128 <= imm <= 127:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x83)
modrm = 0xC0 | (reg & 7) if is_add else 0xE8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
elif -0x80000000 <= imm <= 0x7FFFFFFF:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x81)
modrm = 0xC0 | (reg & 7) if is_add else 0xE8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.extend(pack_u32_le(imm & 0xFFFFFFFF))
else:
raise ValueError("32-битное непосредственное значение вне диапазона")
elif size == 16:
if -128 <= imm <= 127:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x83)
modrm = 0xC0 | (reg & 7) if is_add else 0xE8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
elif 0 <= imm <= 0xFFFF:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x81)
modrm = 0xC0 | (reg & 7) if is_add else 0xE8 | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
code.append((imm >> 8) & 0xFF)
else:
raise ValueError("16-битное непосредственное значение вне диапазона")
elif size == 8:
if not (0 <= imm <= 255):
raise ValueError("8-битное значение вне диапазона 0–255: " + str(imm))
if reg_info.get("high8"):
if reg < 4:
code.append(0x80)
modrm = (0xC0 if is_add else 0xE8) | reg
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
else:
raise ValueError("Старшие байты только для первых 4 регистров")
else:
if reg < 4:
code.append(0x80)
modrm = (0xC0 if is_add else 0xE8) | reg
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
else:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0x80)
modrm = (0xC0 if is_add else 0xE8) | (reg & 7)
code.append(modrm)
code.append(imm & 0xFF)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра")
elif itype == "xor_self":
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
reg_info = get_reg_info(operands[0])
if reg_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("регистра", operands[0], mnemonic))
reg = reg_info["index"]
size = reg_info["size"]
if size == 64:
rex = 0x48
if reg >= 8:
rex |= 0x01
code.append(rex)
code.append(0x31)
elif size == 32:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x31)
elif size == 16:
code.append(0x66)
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x31)
elif size == 8:
if reg_info.get("high8"):
code.append(0x30)
else:
rex = 0x40
if reg >= 8:
rex |= 0x01
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(0x30)
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый размер регистра")
modrm = 0xC0 | ((reg & 7) << 3) | (reg & 7)
code.append(modrm)
elif itype in ("push_mem", "pop_mem"):
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
addr_op = operands[0]
if not (addr_op.startswith('[') and addr_op.endswith(']')):
raise ValueError(error_invalid_address_operand(addr_op))
base_name = addr_op[1:-1]
base_info = get_reg_info(base_name)
if base_info is None:
raise ValueError(error_invalid_register("адресного регистра", base_name, mnemonic))
if base_info["size"] != 64:
raise ValueError("Адресный регистр должен быть 64-битным")
base = base_info["index"]
# REX префикс - только если нужен B бит для расширенных регистров
rex = 0x40
if base >= 8:
rex |= 0x01
# НЕ устанавливаем REX.W бит (0x08) - он не нужен для push/pop с памятью
op = 0xFF if itype == "push_mem" else 0x8F
subop = 6 if itype == "push_mem" else 0
# Специальные случаи:
if base == 4 or base == 12: # rsp или r12 - требуют SIB
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(op)
code.append(0x24) # ModR/M: mod=00, reg=subop, r/m=100 (SIB required)
code.append(0x24) # SIB: scale=00, index=100, base=100 ([rsp]/[r12])
elif base == 5 or base == 13: # rbp или r13 - требуют 8-битного нулевого смещения
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(op)
code.append(0x40 | (subop << 3) | (base & 7)) # ModR/M: mod=01, reg=subop, r/m=base
code.append(0x00) # disp8 = 0
else:
# Обычные регистры
if rex != 0x40:
code.append(rex)
code.append(op)
modrm = (subop << 3) | (base & 7)
code.append(modrm)
elif itype in ("in_imm", "out_imm"):
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
imm = parse_operand(operands[0])
if not (0 <= imm <= 255):
raise ValueError(("Порт " + ("ввода" if itype == "in_imm" else "вывода") + " должен быть 0–255: ") + str(imm))
code.append(instr["code"][0])
code.append(imm & 0xFF)
elif itype == "short_jmp":
if len(operands) != 1:
raise ValueError(error_invalid_operand_count(mnemonic, 1, len(operands)))
target = parse_operand(operands[0])
current_addr = vaddr_text + position[".text"]
offset = target - (current_addr + 2)
if not (-128 <= offset <= 127):
raise ValueError("Цель слишком далеко для короткого перехода: " + str(offset))
code.append(0xEB)
code.append(offset & 0xFF)
else:
raise ValueError("Неизвестный тип инструкции: " + itype)
return bytes(code)
def parse_instruction_or_directive(tokens, line_num, line_text):
global current_section, entry_point
first = tokens[0]
if first[0] != 'word':
raise ValueError("Ожидалось слово, получено: " + str(first))
word = first[1]
if word.startswith('.'):
if word == '.текст':
current_section = ".text"
elif word == '.данные':
current_section = ".data"
elif word == '.глобал':
if len(tokens) < 2 or tokens[1][0] != 'word':
raise ValueError(".глобал требует имя метки")
entry_point = tokens[1][1]
elif word == '.константа':
if len(tokens) < 3:
raise ValueError(".константа требует имя и значение")
name = tokens[1][1]
value = parse_number_token(tokens[2])
symbols[name] = value
elif word == '.строка_нуль' or word == '.строка':
if len(tokens) < 2 or tokens[1][0] != 'string':
raise ValueError(word + " требует строку в кавычках")
if current_section != ".data":
raise ValueError("Строки разрешены только в секции .data")
s = tokens[1][1]
bstring = s.encode('utf-8')
add_null = (word == '.строка_нуль')
size = len(bstring) + (1 if add_null else 0)
if pass_num == 1:
position[".data"] += size
elif pass_num == 2:
sections[".data"] += bstring
if add_null:
sections[".data"] += b'\x00'
position[".data"] += size
elif word == '.байт':
if len(tokens) < 2:
raise ValueError(".байт требует хотя бы один байт")
for i in range(1, len(tokens)):
tok = tokens[i]
if tok[0] != 'word':
raise ValueError(error_unexpected_string_in_byte())
s = tok[1]
if s.startswith("0x"):
try:
val = int(s, 16)
except:
raise ValueError(error_invalid_number_format(s))
elif s.isdigit():
try:
val = int(s)
except:
raise ValueError(error_invalid_number_format(s))
else:
raise ValueError(error_invalid_number_format(s))
if val < 0 or val > 255:
raise ValueError(error_byte_out_of_range(s, val))
if pass_num == 2:
old_pos = position[current_section]
sections[current_section].append(val)
position[current_section] += 1
new_pos = position[current_section]
log("[ПРОХОД 2] Директива .байт: 0x{:02x}".format(val))
log(" Адрес: {} (0x{:x})".format(old_pos, old_pos))
else:
position[current_section] += 1
return
else:
raise ValueError(error_unknown_directive(word))
return
mnemonic = word
if mnemonic not in INSTRUCTIONS:
raise ValueError(error_unknown_mnemonic(mnemonic))
operands = []
for tok in tokens[1:]:
if tok[0] == 'word':
operands.append(tok[1])
elif tok[0] == 'comma':
continue
else:
raise ValueError(error_unexpected_token_in_operands(tok))
if pass_num == 2:
code = encode_instruction(mnemonic, operands, line_num, line_text)
addr_before = position[current_section]
sections[current_section] += code
position[current_section] += len(code)
addr_after = position[current_section]
# Логируем детали генерации
hex_bytes = ''.join('\\x{:02x}'.format(b) for b in code)
log("[ПРОХОД 2] Инструкция: '" + mnemonic + "'")
log(" Адрес до: " + str(addr_before) + " (0x" + hex(addr_before)[2:] + ")")
log(" Байты: " + hex_bytes)
log(" Длина: " + str(len(code)))
log(" Адрес после: " + str(addr_after) + " (0x" + hex(addr_after)[2:] + ")")
else:
instr_info = INSTRUCTIONS[mnemonic]
itype = instr_info["type"]
size_map = {
"reg_imm": 10,
"reg_reg": 3,
"test": 3,
"call": 5,
"jmp": 5,
"jcc": 6,
"push": 1,
"pop": 1,
"none": lambda: len(instr_info["code"]),
"incdec": 3,
"unary": 3,
"muldiv": 3,
"shift_imm": 4,
"rotate_imm": 4,
"int": 2,
"lea": 7,
"movzx": 4,
"movsx": 4,
"xchg": 3,
"loop": 2,
"mov_reg8_imm8": 3,
"add_reg8_reg8": 3,
"mov_mem8_reg8": 3,
"store_reg8_to_reg64": 3,
"cmp_reg_imm": 7, # REX + 0x81 + ModR/M + imm32
"mov_reg_mem": 3, # REX + 0x8B + ModR/M
"mov_mem_reg": 3, # REX + 0x89 + ModR/M
"xchg_mem_reg": 3, # REX + 0x87 + ModR/M
"mov32_reg_reg": 3, # REX + 0x89 + ModR/M
"add32_reg_reg": 3, # REX + 0x01 + ModR/M
"sub32_reg_reg": 3, # REX + 0x29 + ModR/M
"cmp32_reg_reg": 3, # REX + 0x39 + ModR/M
"sub_reg8_reg8": 3, # REX + 0x28 + ModR/M
"cmp_reg8_reg8": 3, # REX + 0x38 + ModR/M
"add_reg_imm": 7, # REX + 0x81 + ModR/M + imm32
"sub_reg_imm": 7, # REX + 0x81 + ModR/M + imm32
"xor_self": 3, # REX + 0x31 + ModR/M
"push_mem": 4, # REX + 0xFF + ModR/M (/6)
"pop_mem": 4, # REX + 0x8F + ModR/M (/0)
"in_imm": 2, # 0xE4 + imm8
"out_imm": 2, # 0xE6 + imm8
"short_jmp": 2, # 0xEB + disp8
}
if itype in size_map:
sz = size_map[itype]
position[current_section] += sz() if callable(sz) else sz
else:
raise ValueError("Неподдерживаемый тип инструкции при подсчёте размера: " + itype)
def parse_tokens(tokens, line_num, line_text):
if not tokens:
return
if len(tokens) >= 2 and tokens[0][0] == 'word' and tokens[1][0] == 'colon':
label = tokens[0][1]
labels[label] = position[current_section]
label_sections[label] = current_section
rest = tokens[2:]
if rest:
parse_instruction_or_directive(rest, line_num, line_text)
return
parse_instruction_or_directive(tokens, line_num, line_text)
def parse(source):
global pass_num, text_size, data_size, vaddr_text, vaddr_data
global offset_text, offset_data, memsz_text, memsz_data
global sections, position
lines = source.split('\n')
# === ПРОХОД 1: анализ ===
pass_num = 1
position[".text"] = 0
position[".data"] = 0
sections[".text"] = bytearray()
sections[".data"] = bytearray()
log("=== ПРОХОД 1: анализ ===")
for line_num, line in enumerate(lines, start=1):
original_line = line.rstrip()
log("[ПРОХОД 1] Line " + str(line_num) + ": " + original_line)
try:
tokens = tokenize_line(line)
log_tokens(line_num, tokens)
parse_tokens(tokens, line_num, original_line)
except Exception as e:
error_full = make_error_msg(line_num, original_line, str(e))
log("ОШИБКА на проходе 1:\n" + error_full)
print(error_full, file=sys.stderr)
close_log()
sys.exit(1)
text_size = position[".text"]
data_size = position[".data"]
PAGE_SIZE = 0x1000
elf_header_size = 64
program_header_size = 56
ph_num = 2
ph_table_size = program_header_size * ph_num
offset_text = align_up(elf_header_size + ph_table_size, PAGE_SIZE)
offset_data = align_up(offset_text + text_size, PAGE_SIZE)
vaddr_text = code_start
memsz_text = align_up(text_size, PAGE_SIZE)
vaddr_data = align_up(vaddr_text + memsz_text, PAGE_SIZE)
memsz_data = align_up(data_size, PAGE_SIZE)
log("Вычисленные адреса:")
log(".text offset = " + hex(offset_text) + ", vaddr = " + hex(vaddr_text) +
", size = " + str(text_size) + ", memsz = " + str(memsz_text))
log(".data offset = " + hex(offset_data) + ", vaddr = " + hex(vaddr_data) +
", size = " + str(data_size) + ", memsz = " + str(memsz_data))
# === ПРОХОД 2: генерация ===
pass_num = 2
position[".text"] = 0
position[".data"] = 0
sections[".text"] = bytearray()
sections[".data"] = bytearray()
log("=== ПРОХОД 2: генерация ===")
for line_num, line in enumerate(lines, start=1):
original_line = line.rstrip()
log("[ПРОХОД 2] Line " + str(line_num) + ": " + original_line)
try:
tokens = tokenize_line(line)
log_tokens(line_num, tokens)
parse_tokens(tokens, line_num, original_line)
except Exception as e:
error_full = make_error_msg(line_num, original_line, str(e))
log("ОШИБКА на проходе 2:\n" + error_full)
print(error_full, file=sys.stderr)
close_log()
sys.exit(1)
log_labels()
# === ELF ===
def create_elf(filename):
global sections, entry_point, labels, vaddr_text
global offset_text, offset_data, vaddr_data, memsz_text, memsz_data
text = sections[".text"]
data = sections[".data"]
entry_addr = vaddr_text + labels.get(entry_point, 0)
e_ident = b"\x7fELF\x02\x01\x01\x00" + b"\x00" * 8
e_type = pack_u16_le(2)
e_machine = pack_u16_le(0x3E)
e_version = pack_u32_le(1)
e_entry = pack_u64_le(entry_addr)
e_phoff = pack_u64_le(64)
e_shoff = pack_u64_le(0)
e_flags = pack_u32_le(0)
e_ehsize = pack_u16_le(64)
e_phentsize = pack_u16_le(56)
e_phnum = pack_u16_le(2)
e_shentsize = pack_u16_le(0)
e_shnum = pack_u16_le(0)
e_shstrndx = pack_u16_le(0)
elf_header = (
e_ident +
e_type + e_machine + e_version +
e_entry + e_phoff + e_shoff +
e_flags +
e_ehsize + e_phentsize + e_phnum +
e_shentsize + e_shnum + e_shstrndx
)
p_type = pack_u32_le(1)
p_flags = pack_u32_le(5)
p_offset = pack_u64_le(offset_text)
p_vaddr = pack_u64_le(vaddr_text)
p_paddr = pack_u64_le(vaddr_text)
p_filesz = pack_u64_le(len(text))
p_memsz = pack_u64_le(memsz_text)
p_align = pack_u64_le(0x1000)
text_header = (
p_type + p_flags +
p_offset + p_vaddr + p_paddr +
p_filesz + p_memsz + p_align
)
p_flags_data = pack_u32_le(6)
p_offset_data = pack_u64_le(offset_data)
p_vaddr_data = pack_u64_le(vaddr_data)
p_paddr_data = pack_u64_le(vaddr_data)
p_filesz_data = pack_u64_le(len(data))
p_memsz_data = pack_u64_le(memsz_data)
data_header = (
p_type + p_flags_data +
p_offset_data + p_vaddr_data + p_paddr_data +
p_filesz_data + p_memsz_data + p_align
)
# === ЛОГГИРОВАНИЕ ELF-ЗАГОЛОВКА ===
log("=== Сформированный ELF-заголовок ===")
log("e_ident = " + str(e_ident))
log("e_type = " + hex(int.from_bytes(e_type, 'little')))
log("e_machine = " + hex(int.from_bytes(e_machine, 'little')))
log("e_version = " + hex(int.from_bytes(e_version, 'little')))
log("e_entry = " + hex(entry_addr))
log("e_phoff = " + hex(int.from_bytes(e_phoff, 'little')))
log("e_shoff = " + hex(int.from_bytes(e_shoff, 'little')))
log("e_flags = " + hex(int.from_bytes(e_flags, 'little')))
log("e_ehsize = " + hex(int.from_bytes(e_ehsize, 'little')))
log("e_phentsize = " + hex(int.from_bytes(e_phentsize, 'little')))
log("e_phnum = " + hex(int.from_bytes(e_phnum, 'little')))
log("e_shentsize = " + hex(int.from_bytes(e_shentsize, 'little')))
log("e_shnum = " + hex(int.from_bytes(e_shnum, 'little')))
log("e_shstrndx = " + hex(int.from_bytes(e_shstrndx, 'little')))
# === ЛОГГИРОВАНИЕ PROGRAM HEADER (.text) ===
log("=== Program Header: .text ===")
log("p_type = " + hex(int.from_bytes(p_type, 'little')))
log("p_flags = " + hex(int.from_bytes(p_flags, 'little')))
log("p_offset = " + hex(int.from_bytes(p_offset, 'little')))
log("p_vaddr = " + hex(int.from_bytes(p_vaddr, 'little')))
log("p_paddr = " + hex(int.from_bytes(p_paddr, 'little')))
log("p_filesz = " + hex(int.from_bytes(p_filesz, 'little')))
log("p_memsz = " + hex(int.from_bytes(p_memsz, 'little')))
log("p_align = " + hex(int.from_bytes(p_align, 'little')))
# === ЛОГГИРОВАНИЕ PROGRAM HEADER (.data) ===
log("=== Program Header: .data ===")
log("p_type = " + hex(int.from_bytes(p_type, 'little')))
log("p_flags = " + hex(int.from_bytes(p_flags_data, 'little')))
log("p_offset = " + hex(int.from_bytes(p_offset_data, 'little')))
log("p_vaddr = " + hex(int.from_bytes(p_vaddr_data, 'little')))
log("p_paddr = " + hex(int.from_bytes(p_paddr_data, 'little')))
log("p_filesz = " + hex(int.from_bytes(p_filesz_data, 'little')))
log("p_memsz = " + hex(int.from_bytes(p_memsz_data, 'little')))
log("p_align = " + hex(int.from_bytes(p_align, 'little')))
# === Опционально: дамп байтов заголовков (для бинарной верификации) ===
def bytes_to_hex_str(b):
s = ""
for byte in b:
s += "\\x" + hex(byte)[2:].zfill(2)
return s
log("Байты ELF-заголовка: " + bytes_to_hex_str(elf_header))
log("Байты program header .text: " + bytes_to_hex_str(text_header))
log("Байты program header .data: " + bytes_to_hex_str(data_header))
file_content = bytearray()
file_content.extend(elf_header)
file_content.extend(text_header)
file_content.extend(data_header)
while len(file_content) < offset_text:
file_content.append(0)
file_content.extend(text)
while len(file_content) < offset_data:
file_content.append(0)
file_content.extend(data)
f_out = open(filename, "wb")
f_out.write(file_content)
f_out.close()
import os
os.chmod(filename, 0o755)
# === Основной запуск ===
if len(sys.argv) != 2:
print("Использование: python asm3_full_two_pass.py <файл.квс>")
sys.exit(1)
source_file = sys.argv[1]
source_filename = source_file
if not source_file.endswith('.квс'):
print("Ошибка: файл должен иметь расширение .квс")
sys.exit(1)
f_in = None
try:
f_in = open(source_file, "r", encoding="utf-8")
source = f_in.read()
f_in.close()
except FileNotFoundError:
safe_close(f_in)
print("Ошибка: файл '" + source_file + "' не найден.")
sys.exit(1)
except UnicodeDecodeError as e:
safe_close(f_in)
print("Ошибка кодировки в файле '" + source_file + "': " + str(e))
sys.exit(1)
log_file = open("asm_log.txt", "w", encoding="utf-8")
tokens_log = open("tokens.log", "w", encoding="utf-8")
try:
parse(source)
elf_file = source_file[:-4] + ".elf"
create_elf(elf_file)
close_log()
print("ELF-файл успешно создан: " + elf_file)
print("Токены сохранены в tokens.log")
print("Запустите: ./" + elf_file)
except SystemExit:
raise
except Exception as e:
close_log()
print("Внутренняя ошибка ассемблера (сообщите разработчику, ну или сами как-нить ...): " + str(e), file=sys.stderr)
sys.exit(1)
Reference in a new issue Copy permalink