Assembly - Control Flow

Alur Program

Kita akan belajar bagaimana alur program bekerja seperti percabangan, perulangan, serta fungsi bekerja.

Percabangan

Ada sebuah register khusus RIP yang berfungsi sebagai Instruction Pointer.

Register tersebut memuat nilai alamat instruksi yang akan dijalankan nantinya.

CPU berpatokan pada RIP untuk mengetahui alamat yang akan dieksekusinya.

main:
        xor edi, edi    ; rip
        mov esi, 15    ; rip + 1
        call kill       ; rip + 2

Ada dua jenis percabangan, unconditional jump dan conditional jump.

Unconditional jump

Pertama, kita akan mengenal instruksi jmp.

Kalian tahu goto?. Yap, Instruksi jmp bekerja seperti keyword goto dalam bahasa C/C++.

Contohnya

_start:
        goto end
end:
        exit(0);

Di dalam bahasa assembly

_start:
        jmp end
end:
        xor edi, edi
        call exit

Karena jmp tidak membutuhkan informasi apapun tentang suatu kondisi maka jmp juga digunakan untuk seluruh percabangan yang tidak melakukan perbandingan atau selalu benar,

jmp label akan memuat alamat label ke dalam rip sehingga CPU akan mengeksekusi instruksi di alamat label yang ditunjuk oleh rip.

Contohnya if (1). Dalam hal tersebut, Compiler langsung menghasilkan jmp (atau tidak sama sekali) dikarenakan tidak ada perbandingan yang perlu dilakukan.

Conditional jump

Conditional jump berjalan apabila suatu kondisi terpenuhi. Dalam kasus ini, conditional jump akan melakukan melihat informasi kondisi di Register Flag. Register Flag adalah register yang menyimpan informasi hasil dari komparasi.

Ada 3 Register Flags yang biasanya dipakai, Sign Flag, Zero Flag, dan Carry Flag.

• Sign Flag (SF) adalah flag yang berisi status perlakuan kedua operan sebagai signed atau unsigned.
• Zero Flag (ZF) adalah flag yang berisi status hasil komparasi.
• Carry Flag (CF) adalah flag yang berfungsi untuk memberi tahu jika hasil komparasi terjadi overflow pada operasi unsigned.

Informasi-informasi di dalam rflags dibuat setelah melakukan komparasi melalui instruksi cmp atau test.

Contoh kasusnya adalah operator logika ==.

Jika nilai kedua operan sama, maka Zero Flag akan bernilai 1.

Control-Flow dengan nilai ZF sama dengan 1 akan dieksekusi dengan instruksi JE (Jump if Equal).

Jika tidak maka Zero Flag akan bernilai 0.

Control-Flow dengan nilai ZF sama dengan 0 akan dieksekusi dengan instruksi JNE (Jump if Not Equal).

section .rdata
        szBerhasil db `RBX == 0\n\0`
        nLenBer equ $-szBerhasil
        szGagal db `RBX != 0\n\0`
        nLenGal equ $-szGagal
section .text
        global _start
_start:
        mov eax, 1
        mov edi, 1

        push rbx ; save rbx ke stack, nanti di chapter stack penjelasan lanjutnya
        xor ebx, ebx
        cmp rbx, 0 ; Kalian juga bisa menggunakan test rbx, rbx untuk mengecek nilai rbx apakah 0

        je true
        jne false
true:
        mov esi, szBerhasil
        mov edx, nLenBer
        syscall
        jmp exit
false:
        mov esi, szGagal
        mov edx, nLenGal
        syscall
        jmp exit
exit:
        pop rbx ; restore rbx from stack
        mov eax, 60
        xor edi, edi
        syscall

Tugas

Nah, sekarang tugas kalian bereksperimen dengan flag dan instruksi lainnya di sini.

Perulangan

Dengan memodifikasi percabangan, kita bisa membuat perulangan :).

Contoh kasus

static char szText[] = "I like you!\n";
for (int i = 0; i < 143; i++)
        write(STDOUT_FILENO, szText, sizeof(szText) - 1);

Itu akan berubah menjadi

static char szText[] = "I like you!\n";
int i = 0; 
while (i < 9) {
        write(STDOUT_FILENO, szText, sizeof(szText) - 1);
        i++;
}

Kemudian berubah lagi menjadi

static char szText[] = "I like you!\n";
int i = 0;
loop:
        if (i < 9) {
                write(STDOUT_FILENO, szText, sizeof(szText) - 1);
                i++;
                goto loop;
        }

Note : Disarankan untuk memakai non-volatile register agar nilai di dalam register terjamin tidak berubah setelah pemanggilan fungsi

_start:
        push rbx
        xor ebx, ebx
loop:
        mov eax, 1
        mov edi, 1
        mov esi, szText
        mov edx, 35
        syscall

        add ebx, 1
        cmp ebx, 9
        jl loop

        pop rbx

Kurang lebih begitulah hasil konversi dari C ke Assembly, https://godbolt.org/z/odYKvd3h1