整數運算

這一節介紹如何在編語言中上使用整數運算，包括加法、減法、乘法和除法。

  • 加法指令 add指令用於把兩個整數想加。格式如下：
add src， dest

其中src可以是立即數值、內存地址、寄存器。dest可以是寄存器或內存中的值，不能同時使用內存地址作為源和目標。結果存放在dest中。和其他GNU彙編指令一樣，需要在add結尾添加b、w、l來指定操作數長度。如果沒有使用整個寄存器，就要確保零填充目標寄存器，使得寄存器高位沒有內容。add指令可以對所有帶符號的整數執行加法操作。

在執行整數想加時，應該注意EFLAGS寄存器，當在無符號數做加法操作造成進位（結果大於允許的最大值）情況時，進位標誌會被置為1。在有符號整數出現溢出情況時（結果小於允許最小負值或大於允許最大正值），溢出標誌會被設置為1。下面示例演示無符號整數加法進位的情況:

#add1.s
.section .text
.globl _start
_start:
    nop
    movl $0, %ebx
    movb $240, %bl
     movb $20, %al
#    movb $2, %al
    addb %al, %bl
    jc over
    movl $1, %eax
    int $0x80

over:
    movl $1, %eax
    movl $0, %ebx
    int $0x80

如果加法操作造成進位，則把進位標誌設置為1，程序返回0，否則返回加法的結果。我們分別修改上述代碼使其造成進位和不進位（取消代碼註釋行且註釋上一行代碼），分別make、執行結果如下：

$ make
as -o add1.o add1.s --gstabs
ld -o add add1.o
$ ./add
$ echo $?
0

$ vim add1.s//修改代碼，使其不進位
$ make clean;make
rm -f add1.o add *~
as -o add1.o add1.s --gstabs
ld -o add add1.o
$ ./add
$ echo $?
242    //不進位時程序返回加法結果

在執行無符號整數加法時，總應該檢查進位標誌，如果知道輸入值界限，就可以不必檢查進位標誌。 在處理有符號整數，不需要判斷進位標誌，而是需要注意溢出標誌，當結果溢出正值或負值界限時，這個標誌會被設置為1。 使用adc指令可以處理大於雙字數據長度的加法。

  • 減法指令

減法操作和加法操作類似，減法指令是sub，格式類似加法指令：

sub src， dest

減法指令也需要在sub末尾添加b、w、l。和add指令類似，sub指令也會修改EFLAGS寄存器的位。 使用進位標誌確定無符號整數減法產生負數結果的情況。有符號數的減法需要依靠溢出標誌來判斷數據長度界限的情況。

sbb指令類似adc指令，可以使用進位情況幫助執行大的無符號整數的減法操作。

  • 遞增遞減指令

    • inc指令和dec指令可分別對無符號整數值進行遞增和遞減操作。這兩個指令不會影響進位標誌。指令格式如下：
      • dec dest
      • inc dest
      • dest可以是8位、16位、32位寄存器和內存中的值。

  • 乘法指令 mul指令用於兩個無符號整數相乘，格式如下：

mul src

src可以是8、16、32位寄存器或內存值。使用GNU彙編器時，命令助記符結尾加上正確長度字符。

該指令的目標操作數是隱含的。根據元操作數的值長度，乘法操作使用另一個操作數必須放在al、ax、eax寄存器中。由於乘法可能產生很大的值，所以mul指令目標位置必須是元操作數的兩倍長度。下表是無符號整數乘法的需求：

源操作數長度（位）
目標操作數
目標位置
8
AL
AX
16
AX
DX：AX
32
EAX
EDX：EAX

imul命令可以進行有符號整數的乘法。 imul指令有三種指令格式：

imul src    #這種指令格式和mul的使用一樣
imul src，dest    #允許指定eax之外的目標操作數
imul multipler， src， dest    #multipler是立即值
  • 除法指令
無符號除法指令：div divisor
有符號除法指令：idiv divisor

divisor是隱含被除數要除以的值。

  • 移位指令

在平時編寫高級語言時，都知道乘法和除法是很消耗處理器時間的，有些時候會使用移位來代替乘除法。在彙編語言中一樣，也可以使用移位，移位指令提供基於2的乘方的乘法和除法。把二進制數字左移1就是乘以2，左移2位就是乘以4，移位操作比執行二進制乘法操作要快得多。

  • 向左移位命令：sal（算數左移）和shl（邏輯左移），這兩個指令執行相同操作。有3種格式：
sal dest    #左移一位，等同於乘以2
sal %cl， dest    #左移cl寄存器中的數
sal shifter， dest    #左移shifter值指定的數

左移指令可以對無符號和有符號整數執行向左移位指令，空位補0，超出數據長度的位首先存放在進位標誌中，在下一次移位操作中被丟棄。

  • 向右移位指令：shr和sar

    • shr對無符號整數進行移位操作，右移位產生的空位用0填充。
    • sar指令根據整數符號位來判斷移位產生的空位的填充數，負數空位填1，正數空位填0。
    • 右移位移出的數據元素首先被移動到進位標誌，然後再移出去，這裡和左移一樣。

  • 邏輯操作指令

布爾邏輯操作：add、not、or、xor

and、or、xor指令格式一樣：
and src， dest
not指令使用單一操作數。
清空寄存器最高效的方式就是使用xor指令對寄存器和他本身進行異或操作。
  • 位測試指令：test src， dest

test指令最常見的用途是檢查EFLAGS寄存器中的標誌。