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使用
git clone --recurse-submodules https://github.com/brainfusk/brainfuck-c.git make build-docker make docker # 进入docker make exec-docker # 可执行各种make目标进行测试 make support && make cachegrind && make run
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机器码生成思路
1.1 编写所有需要用到的nasm汇编指令的组合版，仅用作反汇编获取对应指令的二进制形式，避免查汇编指令手册
1.2 使用nasm生成64位目标文件(目标文件会被部分优化，寄存器可能使用低位，如rax->eax)
1.3 使用objdump -d 反汇编出相应的16进制机器码，参照反汇编代码生成jit代码存入数组即可
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jit运行原理
申请一段按PAGE_SIZE对齐的内存,写入jit二进制代码，调用系统调用使这段内存变为可读可执行，然后把这段内存当做函数执行即可。
2.1 mmap + mprotect 或 memalign + mprotect (推荐)
2.2 汇编代码设计思路
使用sub rsp,0x10000保留栈空间作为数据区 r12用作数据区起始位置指针 rbx作为数据指针相对起始位置的偏移量 jz/jnz的跳转地址使用栈结构进行计算保存，栈中存放各个跳转位置的偏移量，jz/jnz的实际参数为跳转地址与当前位置的偏移量 -
查看生成的机器码和反汇编代码
方法一:
1.1 找到机器码存储位置
对于666.bf程序，二级制机器码存储在char* code[],length=171中
1.2 gdb查看指定范围内存数据
# 以16进制单字节方式查看code开始向后171个字节，用于查看生成的jit代码 gdb> x/171xb code
方法二(推荐):
以汇编格式编码指定范围内存并显示(适用于查看生成的jit代码，可同时显示二进制和对应汇编代码)
gdb > b mprotect gdb > r gdb > finish gdb > disas /mr code,code+pc
可使用make support自动运行上述命令序列生成jit汇编代码，汇编代码存储于brainfuck-jit-disas.txt
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Linux core dump开启与gdb调试
4.1 关闭系统内存限制
ulimit -c unlimited4.2 使用-g 参数开启调试信息并运行，异常后获取生成的coredump文件
4.3 使用gdb调试(无需增加启动参数)
> gdb brainfuck-jit core gdb> bt 或 where # 若进入无法定位源码的位置,如jit代码内部,则可反汇编出附近代码配合brainfuck-jit-disas.txt中的汇编代码进行分析 gdb> disas $pc,+20
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内存泄漏检查
valgrind --leak-check=full --smc-check=all ./brainfuck-jit programs/mandelbrot.bf
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jz/jnz指令在汇编中为标签，在机器码中为偏移地址(注意跳转指令的选择0x0f84 0x0f85与0x74 0x75的区别)
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输出jit辅助信息
进入docker后执行以下命令生成辅助文件
make clean make support
文件清单：
tree -I ".idea|cmake-*|LuaJIT|*.bf" # memcheck*.xml为valgind内存泄漏检测结果文件 (make memcheck) # cachegrind.* 为valgind CPU缓存检测和分支预测输出(make cachegrind) ├── CMakeLists.txt # cmake配置文件，clion调试使用 ├── Dockerfile # 用于生成开发，远程调试的容器环境 ├── LICENSE ├── Makefile # 编译 运行 内存检查 生成jit辅助信息 ├── README.MD ├── brainfuck-dynasm.dasc # 使用dynasm编写的jit解释器 ├── brainfuck-jit-disas.txt # 使用gdb获取的生成的jit代码的二进制和对应的汇编格式代码 ├── brainfuck-jit.c # 手写的jit解释器 ├── brainfuck-onepass.c # 单趟遍历实现的解释器 ├── brainfuck.c # twopass解释器 ├── commands.asm # 生成jit所需汇编指令列表，用于获取汇编指令的16进制格式 ├── commands.objdump # commands.asm经过nasm汇编后的反汇编格式，方便对照编写相关指令 ├── gdb.txt # 用于获取jit代码的二进制和汇编形式的gdb命令文件 └── programs # 常见brainfuck程序集合
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性能对比
运行programs/mandelbrot.bf性能对比
程序 优化 耗时/s brainfuck -o0 77 brainfuck -o1 51 brainfuck -o2 38.52 brainfuck -o3 38.11 brainfuck-onepass -o0 73 brainfuck-onepass -o1 49.69 brainfuck-onepass -o2 42.45 brainfuck-onepass -o3 44.17 brainfuck-jit -o0 1.28 brainfuck-jit -o1 1.15 brainfuck-jit -o2 1.14 brainfuck-jit -o3 1.31 brainfuck-dynasm-jit -o0 1.51 brainfuck-dynasm-jit -o1 1.51 brainfuck-dynasm-jit -o2 1.52 brainfuck-dynasm-jit -o3 1.52 -
参考列表
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跳转指令的区别:
10.1 指令0x74 0x75 与 0x0f84 0x0f85的区别:
操作数大小范围不同
0x74 JE rel8(8位有符号数)
0x0f84 JE rel32(32位有符号数)
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性能分析
12.1 jit性能更好原因分析
指令更少
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git子模块使用
# 添加子模块 git submodule add https://github.com/LuaJIT/LuaJIT.git # 同步子模块 git submodule update --remote # 设置子模块同步的分支 会在.gitmodules文件新增'branch = v2.1' git config -f .gitmodules submodule.LuaJIT.branch v2.1
brainfusk / brainfuck-c Goto Github PK
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