与汇编6语言循环结构的不同实现

80X86汇编语言与C语言-ControlFlow(控制流条件设程序控制If-then-循环结switch语

x86-64条件传送指循环结构的不同实汇编程序员眼中的系统结构（部分当前执行程的信数执行指令

运行栈条运行栈条件SF当前运行栈的栈当前运行栈的“帧指令地址（下一条条件CFCarry（进位/借位SignZFZero这些条件码由算术指令隐addl类似的C语言表达式:taCF进位/借位标

addq(a=Src,b=可用于检测无符号整数运算的ZFsetift==SFsetift<OFsetif补码运算溢出（即带符号整数运算(a>0&&b>0&&||(a<0&&b<0&&lea,inc,dec这些指令不会设置条件比较（Compare）指cmpl cmpqcmplb,a类似与计算a-b（但是不改变目的操作数CFsetifcarryoutfrommostsignificant可用于无符号数的ZFsetifa==SFsetif(a-b)<OFsetiftwo’scomplementoverflow(a>0&&b<0&&(a-b)<0)||(a<0&&b>0&&(a-testlSrc2,Src1testq计算Src1&Src2并设置相应的条件码，但是ZFsetwhena&b==SFsetwhena&b<SetX指当前的条件码（或者某些条件码的组合），并存入目寄存Equal/NotEqual/NotGreaterGreaterorEqualLessLessorEqualAboveBelow当前的条件码（或者某些条件码的组合并存入目的“字节”寄存余下的三个字节不会被通常使用“movzbl”指令对目的寄存行“0intintgt(intx,int{returnx>}movl12(%ebp),%eax#eax=cmpl #Comparex:y setg #al=x>

movzbl

#Zerorestof

x86-64 条件SetX指当前的条件码（或者某些条件码的组合并存入目的“字节”寄存余下的七个字节不会被intintgt(longx,long{returnx>}longlgt(longx,long{returnx>}xinyinBody(samefor

“64-bitoperandsgeneratea64-bitresultinthegeneral-purpose32-bitoperandsgeneratea32-bitresult,zero-extendedtoa64-bitresultinthedestinationgeneral-purposeregister.“摘自 ®64andIA-32SoftwareDeveloper’sVolume1:Basicxorl%eax,%eaxcmpq%rsi,%rdisetg%al

#eax=#Comparex:#al=x>∆微体系结构背景 32-bitoperandsgeneratea32-bitresult,zero-extendedtoa64-bitresultinthedestinationgeneral-purposeregister.”为什么部分原因来 体系结构（即处理器）内部实现的效率方面的考，目的是为了消除“部分数据依处理器流水线的概处理器流水线InstructionFetchMemoryAccessWriteBack”(Datadependency)。Pentium4:>=20stages,upto126instructionson-例子(PartialRegisterStallisaproblemthatoccurswhenyouwritetopartofa32bitregisterandlaterreadfromthewholeregisterorabiggerpartofit.)addw%bx,movl%eax,jX

跳转依赖当前的条件码选择下一条执行语句（是否顺序执行1Equal/NotEqual/NotGreaterGreaterorEqualLessLessorEqualAboveBelow条件跳转指令实intintintx,int{intif(x>y)result=x-}elseresult=y-}return}

%esp,%ebp8(%ebp),%edx12(%ebp),%eax

%edx,

intgoto_ad(intx,int{intif(x<=y)gotoresult=x-returnresult=y-goto}#xindx,yin.L8:%eax,%eax,%edx,%eax#Compare<=GotoElsex-=yresult=x

.L7:# %edx,%eax

#result=y-x#GotoExitC语言:条件表valval=Test?Then-Expr:Else-val=x>y?x-y:y-nt=nt=if(nt)gotoval=Then-..val=Else-Expr;gotoDone;

条件表达式的执行顺序则求解表达式Then-Expr，此时表Else-Expr，其值就是整个条件表intintintintx,int{intif(x>y)result=x-}elseresult=y-}return}#xiny%edi,%eaxv=%esi,%edx=#v-y#-x##较较新的32位Gcc也可以编译出类似代条件传送指cmovCsrc,如果条件C成立，将数据从src传送至从执行角度来看，比一般的条件跳»因为其控制流可预测（即条件C是已知的intintintintx,int{intif(x>y)result=x-}elseresult=y-}return}movl%esp,pushlmovl8(%ebp),%ecxmovl12(%ebp),%edxmovl%ecx,%ebxsubl%edx,%ebxmovl%edx,%eaxsubl%ecx,%eaxcmpl%edx,%ecxcmovg%ebx,%eaxpopl%ebxpopl%ebp∆微体系结构背处理器流水线（五级流水示例InstructionFetchReadRegistersArithmeticOperationMemoryAccessWriteBack∆微体系结构背景Pentium4:>=20stages,upto126instructionson-val=Then-val=Then-vale=Else-val=valeifint=0,xlteyint=0,xltey=intabsdiff_se(intx,inty){intif(x>y)xgty++;result=x-}elsexltey++;result=y-}return}Then-Expr或Else-表达式有“副作用Then-ExprElse-表达式的计算量如何实现循环所有的循环模式（while,do-while,for）都转换为“do-while”式但历史上gcc采用过多种转换模式，经历了“否定之否定”的过do-do-“Do-While”循环实原始的C

Gotointfact_do(intintfact_do(int{intresult=doresult*=x=x-}while(x>return}intfact_goto(int{intresult=result*=x=x-1;if(x>1)gotoloop;returnresult;}编译器先转换为goto模Goto

汇fact_goto(int{intfact_goto(int{intresult=result*=x=x-if(x>gotoreturn}movl

##eax=#edx=imulldecl%edxcmpl$1,%edxjgL11movlpopl

#result*=#x-#Comparex:1#if>gotoloop#Finish#Finish#While”循环-版本原始的C代

intintfact_while_goto(int{{intresult=intresult=while(x>1)if(!(x>gotoresult*=x=x-result*=x;x=x-1;gotoloop;return}return}这个实例与上一个等价吗While”循环-版本2（do-while模式intfact_while(int{intintfact_while(int{intresult=1;while(x>1){result*=x;x=x-return}

intfact_while_goto2(int{intresult=intfact_while_goto2(int{intresult=if(!(x>gotodone;result*=x;x=x-1;if(x>gotoreturn}内部循环与do-while相在循 做额外的条测“For”“While”“Do-While”For Whileforfor(Init;Test;Updatewhile(while(Test){Update;}if(!Test)gotoif(!Test)gotodone;do{Update;}whileifgotodone;Update;if(Test)gotoloop;补充历史上gcc采用过多种转换模式，经历了“否定之否定”的过Jump-to-Jump-to-do-While”循环-版本3（jump-to-intfact_while(int{intfact_while(int{intresult=1;while(x>1){result*=x;x=x-return}

Gotointfact_while_goto3(int{intresultintfact_while_goto3(int{intresult=gotomiddle;result*=x;x=x-1;if(x>gotoreturn}轮循Jump-to-Middleintfact_while(int{intresult=while(x>1){result*=x;return}gcc-#xin%edx,resultin goto #imull%edx,%eax result*=decl%edx #Middle:cmpl$1, if>,goto“For”“While”(Jump-to-while(Testwhile(Test){Update;}forfor(Init;Test;UpdateGotogotomiddle;Update;if(Test)gotoloop;Jump-to-MiddlewhilewhileGoto

特点避免了双重测无条件跳转指令的处理销非常低（可以忽略##xin%edx,resultin#goto#imull%edx,%eax#result*=x#$1,##if>,goto∆微体系结构背景条件跳转指令往往会引起一定的性能损失，BranchPredictiondo-Jump-to-BranchPrediction的表项数有限，且其依据跳转与否的do-Jump-to-BranchPrediction继续发展，采用了循环预测器技术US —即对于“循 Jump-to-Jump-to-do-Switch依据不同情况来采用不同的实现技使用一组if-then-else语句来实使用跳转longlong(longx,longy,long{longw=1;switch(x){case1:w=case2:w=/*FallThroughcasew+=z;casecasew-=w=}return}Switch语多个case对应同一段句“FallCase值并不连跳转Switch Jump Jumpswitch(x)switch(x)caseBlockcaseBlock••caseval_n-Block}

CodeBlockCodeBlockCodeBlock•••CodeCodeBlock•••CodeCodeSwitch语句示例(x86-longlong(longx,longy,long{longw=switch(x)..}return}

%esp,

#Setup#Setup#movl$1,%ebx #w=1movl8(%ebp),%edx#edx=xmovl16(%ebp),%ecx#ecx=zcmpl$6,%edx #x:6

#if>gotodefault#gotoJTab[x]表结每个表项（及跳转地址）占4址是无条件跳转指jmpJumptargetisdenotedbylabeljmpStartofjumptabledenotedbylabelRegister%edxholdsMustscalebyfactorof4togetoffsetintoFetchtargetfromeffectiveAddress.L61+Onlyfor0x

表项内.section

switch(x)casew=casew=

////4#x=4#x=0#x=1#x=2#x=3#x=4#x=5#x=6casew+=casecasew-=w=

//////}.L61://Defaultswitch(x)..case //w=

$2,%ebx,

#w=#Return/*FallThrough

//Casecasew+=

//

c

12(%ebp),%eax##Div

idivl

#..

//

movl%eax,%ebx#w=y/z#Fallthroughw=}

//Case%ecx,%ebx#w+=%ebx,%eax#Return.L6