一、算术及逻辑运算

图3.7列出了一些整数和逻辑运算。大多数操作都以一类指令的形式给出，因为指令可以具有不同操作数大小的不同变体。例如，指令类add包含三条加法指令：addb、addw和addl，分别是字节、字和双字的相加。实际上，上图所示的每个指令类都有对字节、字和双字数据进行操作的指令。操作分为四组：加载有效地址、一元、二进制和移位。二元运算有两个操作数，而一元运算有一个操作数。

1.1 载入有效地址

加载有效地址指令leal实际上是movl指令的一个变体。它从内存读取内容到寄存器，但它并没有读取内存某处存储的数据，而是读取了内存地址本身。在图3.7中，我们使用C地址运算符&S（C语言中使用&来表示读取地址信息）来表示这个计算。这个指令可以用来为以后的内存引用生成指针。此外，它还可以用来简洁地描述常见的算术运算。例如，如果寄存器%edx包含值x，则指令leal 7(%edx, %edx, 4), %eax将寄存器%eax设置为5x+7。注意，这个指令的目标操作数必须是寄存器。

练习：

假设寄存器%eax存储了值x，寄存器%ecx存储了值y。填充下执行如下指令后寄存器%edx的值：

答案：

• 6+x
• x+y
• x+4y
• 7+9x
• 10+4y
• 9+x+2y

1.2 一元及二元运算

第二组中的操作是一元操作，单个操作数同时作为源和目标。此操作数可以是寄存器或内存位置。例如，incl(%esp)指令执行后，堆栈顶部的4字节元素会自增1。

第三组由二进制操作组成，其中第二个操作数用作源操作数和目标操作数。这种语法类似C赋值运算符，例如x+=y。但注意，第一个操作数是源操作数，第二个操作数是目标操作数。例如，指令subl %eax，%edx将寄存器%edx减去%eax中的值。第一个操作数可以是立即数、寄存器或内存位置。第二个可以是寄存器或内存位置。但是，与movl指令一样，两个操作数不能都是内存位置。

练习：

假设如下的内存地址和寄存器存储了下列信息：

在下表中填写指令的目标地址以及运算结果：

Destination	Value
0x100	0x100
0x104	0x98
0x10C	0x110
0x108	0x14
%ecx	0x0
%eax	0xFD

1.3 移位运算

最后一组由移位操作组成，首先给出移位量，然后给出要移位的值。我们可以进行算术右移和逻辑右移。移位量被编码为单个字节，因为只有0到31之间的移位量是可能的（我们只需要使用移位量的低五字节）。移位量以立即数形式给出，或在单字节寄存器元素%cl中给出。如图3.7所示，左移位指令有两个名称：sal和shl。两者的效果相同，从右边填充零。右移位指令的不同之处在于sar执行算术移位（用符号位的副本填充），而shr执行逻辑移位（用零填充）。移位操作的目标操作数可以是寄存器或内存位置。我们将图3.7中两种不同的右移操作表示为

>

>

A

>>_A

>>A​(算术)和

>

>

L

>>_L

>>L​(逻辑)。

练习：

假设我们要为如下的C函数生成汇编代码：

下面给出了程序主题框架，需要我们填充程序的空缺部分（也就是移位部分），注意右移应该按照进行算术右移：

答案：

• sall 2,%eax
• sarl %cl,%eax

1.4 补充：汇编代码和C代码的对应

我们看到，图3.7中所示的大多数指令都可以用于无符号数或有符号补码运算。只有右移需要区分有符号和无符号数据的指令。

下图展示了一个执行算术运算的函数以及对应的汇编代码。函数参数x，y，z存储在据寄存器%ebp偏移8，12，16处：

我们可以看到，汇编代码指令的出现顺序与C源代码不同，同时可能出现几个汇编指令组合起来实现C语言语句的情况。

练习：

---

下图给出了C语言函数及对应的汇编代码，其中C语言实现的部分是空缺的，我们需要根据汇编代码填充C语言代码的功能：

• x^y
• t1>>3
• ~t2
• t3-z

1.5 特殊的算术运算

下图展示了支持用两个32位值生成64位结果的操作数，同时包括了除法运算：