HLA程序问题：字符串以'A'结尾检测异常及内存访问错误排查

问题描述 #

编写的HLA程序用于检测字符串是否以'A'（含小写'a'）结尾，存在两个问题：

• 输入以'A'结尾的字符串（如sfrA）时，无法输出预期的after endsWithA --- result= 1
• 输入非'A'结尾的字符串（如gtf）时，触发内存访问违规错误

当前程序代码 #

program StringProgram;
#include( "stdlib.hhf" );
#include( "cs17string.hla" ); // allows use of gets and puts

static
  stringData : dword;
  answer : int32;

procedure endsWithA( stringData : dword ); @nodisplay; @noframe;
static
dReturnAddress : dword;
begin endsWithA;
// Preserve registers
push( EAX );
push( EBX );
push( ECX );
push( EDX );

// Get the return address off the stack
pop( dReturnAddress );

// Get stringData off the stack
mov( stringData, EAX );

// Calculate the length of the string
mov( EAX, EBX );
mov( EAX, ECX );

// Check if the string is empty
cmp( ECX, 0 );
je no_end_with_a;

// Get the last character
dec( ECX );
add( EBX, ECX );
mov( [EBX], AL );

// Compare the last character with 'A' and 'a'
cmp( AL, 'A' );
je end_with_a;
cmp( AL, 'a' );
je end_with_a;

no_end_with_a:
mov( 0, EAX );
jmp done;

end_with_a:
mov( 1, EAX );

done:
// Restore the registers used
pop( EDX );
pop( ECX );
pop( EBX );
pop( EAX );

// Push back the return address
push( dReturnAddress );

// Return from function
ret();

end endsWithA;

begin StringProgram;

stdout.put( "Please enter a string to process", nl );

// This code allocates a string of size 80
mov( @size( int8 ), AL );
mov( 80, BL );
inc( BL );
mul( BL );
mov( 0, EBX );
mov( AX, BX );
malloc( EBX );
mov( EAX, stringData );

// Let's try reading a value into the string
mov( stringData, EAX );
push( EAX );
mov( 80, CX );
push( CX );

call gets;

// Print the string
stdout.put( "----> here is the string you entered: " );

mov( stringData, EAX );
push( EAX );
call puts;

stdout.newln();

// Initialize EAX before calling the function
mov( 0, EAX );

// Pass the string parameter to the function
mov( stringData, EAX );
call endsWithA;
mov( EAX, answer );

// Show the results
stdout.put( "after endsWithA --- result=" );
stdout.put( answer );
stdout.newln();

end StringProgram;

当前输出示例 #

Please enter a string to process
sfrA
----> here is the string you entered: sfrA
Please enter a string to process
gtf
----> here is the string you entered: gtf

预期输出示例 #

Please enter a string to process
sfrA
----> here is the string you entered: sfrA
after endsWithA --- result= 1

问题分析与修复 #

核心错误点 #

1. 函数调用参数传递错误：
   程序定义的endsWithA函数要求通过栈传递dword参数，但调用时未将字符串指针压入栈，而是用EAX传递，导致函数无法获取正确的输入地址。
2. 栈处理逻辑完全混乱：
   进入函数后先push寄存器，再尝试pop返回地址，此时pop的是自己push的EDX值（而非真正的返回地址），直接破坏栈结构，导致返回地址丢失、寄存器恢复失效。
3. 字符串长度计算错误：
   将字符串指针直接赋值给ECX，把内存地址当成字符串长度，导致空字符串判断错误，后续计算最后一个字符的地址时出现严重偏移，触发内存访问违规。

修复后的完整代码 #

program StringProgram;
#include( "stdlib.hhf" );
#include( "cs17string.hla" ); // allows use of gets and puts

static
  stringData : dword;
  answer : int32;

procedure endsWithA( stringData : dword ); @nodisplay; @noframe;
static
  dReturnAddress : dword;
begin endsWithA;
  // 先获取返回地址（栈顶是call指令压入的返回地址）
  pop( dReturnAddress );
  // 获取函数参数（返回地址下方是调用时push的参数）
  pop( EAX );

  // 保存寄存器现场
  push( EBX );
  push( ECX );
  push( EDX );

  mov( EAX, EBX ); // EBX保存字符串指针
  mov( 0, ECX );

  // 手动计算字符串长度（遍历到0终止符）
len_calc:
  cmp( [EBX + ECX], byte ptr 0 );
  je len_done;
  inc( ECX );
  jmp len_calc;
len_done:

  // 判断空字符串
  cmp( ECX, 0 );
  je no_end_with_a;

  // 获取最后一个字符
  dec( ECX );
  mov( [EBX + ECX], AL );

  // 匹配'A'或'a'
  cmp( AL, 'A' );
  je end_with_a;
  cmp( AL, 'a' );
  je end_with_a;

no_end_with_a:
  mov( 0, EAX );
  jmp done;

end_with_a:
  mov( 1, EAX );

done:
  // 恢复寄存器
  pop( EDX );
  pop( ECX );
  pop( EBX );

  // 把返回地址放回栈，用ret(4)自动平衡栈（清除push的4字节参数）
  push( dReturnAddress );
  ret(4);

end endsWithA;

begin StringProgram;

stdout.put( "Please enter a string to process", nl );

// 分配81字节（80字符+终止符）
malloc( 81 );
mov( EAX, stringData );

// 读取输入字符串
push( stringData );
push( 80 );
call gets;

// 打印输入的字符串
stdout.put( "----> here is the string you entered: " );
push( stringData );
call puts;
stdout.newln();

// 调用检测函数（正确传递参数：push字符串指针）
push( stringData );
call endsWithA;
mov( EAX, answer );

// 输出结果
stdout.put( "after endsWithA --- result= " );
stdout.put( answer );
stdout.newln();

// 释放内存（避免泄漏）
push( stringData );
call free;

end StringProgram;

关键修复说明 #

1. 修正参数传递与栈处理：
   • 调用endsWithA前先push字符串指针，符合HLA栈传递参数的约定
   • 函数内先pop返回地址，再pop参数，保证获取正确的输入指针
   • 使用ret(4)自动平衡栈（清除push的4字节参数），替代手动调整栈指针
2. 修复字符串长度计算：
   通过循环遍历字符串直到遇到0终止符，正确计算长度，避免将指针地址当作长度使用
3. 优化内存分配：
   直接用malloc(81)简化分配逻辑，同时添加free释放内存，避免内存泄漏
4. 调整寄存器保存顺序：
   仅保存实际使用的寄存器（EBX、ECX、EDX），减少栈操作，恢复顺序与push顺序严格遵循后进先出原则

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Tiburcio