Assembly 在MIPS中使用addi vs addiu的特定情况

我读过几篇关于addiu的帖子，我想如果我知道一些特定情况/案例的例子，当使用addiu优于addi，反之亦然时（以及为什么更好），这将有助于我理解

这篇文章指出处理地址和地址加法使用addiu来防止溢出的“陷阱”很重要。但是，它似乎说陷阱甚至没有真正的好处，那么我为什么要使用addi而不是addiu呢

我的教授似乎只是在努力提醒我们addiu的存在，也许？？？但它有时会让我困惑不解，“在这种情况下，我真的需要使用addiu吗？还是他们只是为了“好玩”而使用它？”

那么我为什么要使用addi而不是addiu呢

一般情况下，您不应该这样做，除非作为一种

assert（）

在加法中没有2的补码符号溢出。您可能希望在有符号值的情况下不会溢出，特别是在手工编写asm时。（编译器从不使用

add

，始终使用

addu

）

除此之外，指令在字面上完全相同，包括

addiu

的16位立即数的符号扩展。（不像

ori

和其他零扩展的布尔运算。MIPS确实要求某些指令的零扩展，但是

addiu

的符号扩展意味着它不需要

subiu

操作码来减去小整数。）

在一个供您自己使用的程序中，让您的程序在错误输入上出错可能比让不应该的东西包装好。如果您是为Linux MIPS而不是MARS编写的，那么您可以为SIGFPE（算术异常）安装一个信号处理程序，这样您至少可以打印一条人性化的错误消息，如“检测到签名溢出，正在中止”。在火星上，我想你会被扔进调试器

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唯一存在

add

和

addi

的原因是整数溢出检测。

整数溢出检测是一个难题。（另见）。ISA已经做出各种尝试，为it提供硬件支持，让软件（特别是高级编译语言）能够正常使用it。MIPS的

add

/

sub

指令就是这样一种尝试，但不包括像左移这样的情况。因此，希望在每个操作上提供溢出检查的高级语言需要一个单独的机制。或者他们可能只使用另一种机制，而根本不使用

add

/

sub

作为MIPS的对比，考虑一个类似于X86或ARM的ISA：它们有一个标志或状态登记器，带有一个已签名的溢出位，以及一个方法，如果最后一个指令集位，则执行一个条件分支。x86甚至还有一条

到
（如果在标志中设置了OF，则为trap）指令

但是MIPS根本没有标志寄存器，只有整数寄存器。因此，除了通过像
add
这样的add和branch指令之外，没有任何地方可以记录加法溢出的事实。在不花费任何比特来编码溢出情况下的分支目标的情况下，唯一真正的选择是陷阱/异常

（好的，另一个更容易使用的选择是可以设置一个特殊的寄存器，但是上下文开关必须保存/恢复它。它必须像JAL一样工作，以记录哪些添加错误。这可能需要微码，MIPS避免了微码。或者至少要对这种特殊情况进行更复杂的处理，因为它像一个异常，但不是异常，并且在像
beq
这样的情况下无法尽早检测到，因为它确实需要一个完整的32位加法结果。）


为什么MIPS的架构师将普通加法指令命名为
addu
？
我不知道，也许他们是硬件的人，而不是软件的人，他们过于乐观地认为他们将迎来一个新的校验算术时代，并使许多整数溢出错误成为过去

事后来看，给编译器经常使用的标准非补漏白版本赋予
add
助记符最有意义。那么补漏白版本需要另一个名称。可能是
addt
（补漏白）或
addc
（添加选中）但是
addc
很糟糕，因为它与add和其他ISA混淆，通常
adc
add
（添加签名）是可能的。命名很难


基础知识：在一些明显的情况下，您需要使用
addu
：

对于（可能）大的无符号整数，使用
addu
显然很重要
0x7fffffff+1
对于无符号整数没有什么特别之处。但是它是2的补码有符号溢出，从INT_MAX到INT_MIN，因此
add
会被捕获

对于指针，使用
addu
可能很重要。除非您使用的是“高半内核”内存模型，其中一个数组不可能从
0x8000000
以下开始，然后在其上结束


下面是我回答这个问题的第一个版本。部分内容与上面的内容重复。但我认为不是全部。（TODO:完成编辑；我现在没有时间，但我认为现在发布比以后再发布更有用。）

何时使用addiu优于addi，反之亦然（以及为什么更好）

仅当您特别希望机器在2的补码有符号溢出时使用
add
/
addi
（也称为故障，引发异常）（例如，像INT_MAX+1这样的环绕变为INT_MIN）

大多数时候