文字列をコピーする関数のMIPSコードによる記述

Question

前提・実現したいこと

「以下のCコードで示した関数strcpyを$s0をiとして使ってMIPSのアセンブリコードで書き、また関数の実行前と実行中と実行後のスタックの様子を図示せよ。」
という課題が出されたのですがよくわからなかったので質問させていただきます。

主にわからない点は、
・以下のCコードにおけるdo while文の継続条件式の意味
・引数を使用していない関数なのにスタックポインタを使う理由($s0を退避させるだけでよいのか？退避させるべきレジスタは？)
です。

MIPSコードは書いてみましたが自信がないので、そちらの方も教えていただけると助かります。

該当のソースコード

void strcpy(char dst[], char src[]) {
  int i = 0;

  do {
    dst[i] = src[i];
  } while (src[i++]);
}

#a0 = dstのベースアドレス、a1 = srcのベースアドレス

strcpy:
    addi $t4, 0x00        #$t4=0x00
	addi $s0, $0	      #$s0=i
	addi $sp, $sp, -4
	sw $s0, 0($sp)

do:
	add $t0, $t0, $a0 	#address of dst[i]
	add $t1, $t1, $a1 	#address of src[i]
	lb $t3, 0($t1) 		#$t3 = src[i]
	sb $t3, 0($t0) 		#dst[i] = src[i]
	beq $t3, $t4, done 	#if(dst[i] == \0) done
	addi $s0, $s0, 1 	#i=i+1
    sll $t0, $s0, 2      #$t0 = i * 4
    sll $t1, $s0, 2      #$t1 = i * 4
	j do
done:
	lw $s0, 0($sp)
	addi $sp, $sp, 4

	jr $ra

Answer 1

・引数を使用していない関数なのにスタックポインタを使う理由

スタック使うのは引数だけではありません。
この場合はローカル変数をスタックで実装してますね

Answer 2

MIPSのアセンブラを見るのは20年振りなので少し自信がないのですが、気になった点を書いてみます
sll $t0, $s0, 2 #$t0 = i * 4
sll $t1, $s0, 2 #$t1 = i * 4

カウンタを４づつ進めるているようですが大丈夫でしょうか？
以下のコードは１byteづつコピーしていますよね？
lb $t3, 0($t1) #$t3 = src[i]
sb $t3, 0($t0) #dst[i] = src[i]

1バイトコピーして、カウンターを４つ進める・・・
４バイトおきに１バイトづつコピーされるコードにはなってませんか？

（あと$t0, $t1はテンポラリレジスタだと思いますが、初期化しなくても０になっている前提で使っていいものでしたっけ？）

Answer 3

do while文の継続条件式の意味

Cの真偽値は0がfalse,他がtrueです。よって「0でない間ループ」を意味します。
…というかこれはアセンブリで書けているので分かっているのでは。

引数を使用していない関数なのにスタックポインタを使う理由($s0を退避させるだけでよいのか？退避させるべきレジスタは？)

「引数を使用していない」という意味がよくわかりませんが、「引数をスタックで渡していない」という意味でしょうか。
今回ローカル変数をスタックで実装していませんので、s0を退避させるだけでよいです。
退避させるべきレジスタは、呼び出し規約で決められた、呼び出され側(callee)が保存するとされているレジスタのうち、実際に使用するものです。
今回わざわざ課題でs0を使用すると指定されていなければスタック不使用でも書ける内容です。(だからこそs0を指定されたんでしょうね)

アセンブリコードの内容としては、既出のものの他に、代入の仕方が全体的におかしいです。
addi $t4, 0x00
addi $s0, $0
add $t0, $t0, $a0
add $t1, $t1, $a1
このあたり、代入したいのだと思いますが、レジスタの既存の値に加算していますし、2引数なのは理解が間違っていそうです。
そもそもaddi $s0,$0ってアセンブル通るんですかね…?

代入はゼロレジスタへの加算やORで実現されます。
なお特に禁止でなければ、普通のアセンブラには疑似命令(レジスタ間コピーのmove・即値ロードのli)が用意されているのでこちらで書いたほうが分かりやすいでしょう。

Answer 4

Mips ほとんど使った事が無い、、と Wiki-pediaMIPSアーキテクチャを見てみました。

とすると、

• $s0 : 保存しなくてはいけないレジスタ
  addi $s0, $0 # $s0=i が sw $s0, 0($sp) の前にあるので、保存されていません。 順序が逆と思われます。 ただ、$T* は、一時変数のようなので、 $t2 とか、使ってはいけない?

• 既に指摘がありますが、 $t0, $t1が初期化無しで使われています。　do: の前に、初期化すべきかと。

• 既に指摘がありますが、 sll $t... は、4byteつづ、移動しています。

• 更に、$t0, $t1 共に、同じ値(アドレス - ($s0 << 2) を設定しています。これでは、loopの2回目以降は、同じ場所へのコピーとなり、意味がありません。

• 細かい話ですが、MIPSは、 $zeroは、常に 0みたいなので、 $t4 の代わりに使えませんか?

スタックポインタについては、これだけでは、退避するものはなさそうですね。
($s0 使わなければ、、、)

気が付いたところで。

Answer 5

mips のアセンブラは分かりませんので C のほうだけになります.

C の文字列は 0 で終わります.
while は () の中が真の間ループします.
C では 0 は偽で, それ以外は真です.

この組み合わせです.