X86 获取比较指令的值

据我所知，cmp指令将设置标志寄存器中的一些位。然后，您可以使用诸如jle、jnp等指令来基于这些指令进行分支

我想知道的是如何从比较中恢复整数值

示例：以下是有效的c语法

y = x[a >= 13];

因此，将a与13进行比较，得到分别解释为1或0的真或假。但是，1或0必须作为整数馈送到数组访问中。编译器将做什么

我能想到的是：

进行比较，然后分支到x[0]或x[1]

进行比较，然后分支以执行tmp=0或tmp=1，然后执行x[tmp]

可能对标志执行一些奇特的逻辑（不确定是否有直接访问标志的指令）

我试图看看gcc在这个代码示例中给出了什么，但是不可能从它抛出的所有额外垃圾中找出逻辑

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我正在编写一个编译器，因此任何建议都将不胜感激。

基本上有三种方法可以做到这一点。我一次看一个

其中一种方法基本上就是您在问题中描述的：进行比较，然后分支到分别实现这两种可能性的代码。例如：

    cmp  [a], 13                     ; compare 'a' to 13, setting flags like subtraction
    jge  GreaterThanOrEqual          ; jump if 'a' >= 13, otherwise fall through

    mov  eax, [x * 0 * sizeof(x[0])] ; EAX = x[0]
    jmp  Next                        ; EAX now loaded with value, so do unconditional jump

GreaterThanOrEqual:
    mov  eax, [x * 1 * sizeof(x[0])] ; EAX = x[1]
                                     ; EAX now loaded with value; fall through

Next:
    mov  [y], eax                    ; store value of EAX in 'y'

xor   edx, edx
cmp   [a], 13
setge dl
dec   edx
and   dl, 123
add   edx, 125
; do whatever with EDX

mov    edx, -8     ; EDX = -8
mov    eax, 125    ; EAX = 125
cmp    [a], 13     ; compare 'a' to 13 and set flags
cmovge edx, eax    ; EDX = (a >= 13 ? EAX : EDX)
; do whatever with EDX

int Foo(int a)
{
    return a >= 13;
}

通常，编译器会尝试在寄存器中保留更多的值，但这会让您了解基本逻辑。它进行比较，或者分支到读取/加载

x[1]

的指令，或者分支到读取/加载

x[0]

的指令。然后，它移到一条指令上，该指令将该值存储到

y

中

您应该能够看到，这是相对低效的，因为需要所有的分支。因此，优化编译器不会生成这样的代码，特别是在具有基本三元表达式的简单情况下：

(a >= 13) ? 1 : 0

甚至：

(a >= 13) ? 125 : -8

有一些位旋转技巧可以用来进行这种比较并获得相应的整数，而无需执行分支

这就引出了第二种方法，即使用

SETcc

指令。

cc

部分代表“条件代码”，所有条件代码与条件跳转指令的条件代码相同。（事实上，您可以将所有条件跳转指令编写为

Jcc

）例如，

jge

表示“大于或等于时跳转”；类似地，

setge

表示“大于或等于时设置”。简单

SETcc

的诀窍在于它设置一个字节大小的寄存器，这基本上意味着

AL

、

CL

、

DL

或

BL

（有更多选项；您可以设置其中一个寄存器的高字节，和/或在64位长模式下有更多选项，但这些是操作数的基本选择）

下面是实现此策略的代码示例：

xor   edx, edx        ; clear EDX
cmp   [a], 13         ; compare 'a' to 13, setting flags like subtraction
setge dl              ; set DL to 1 if greater-than-or-equal, or 0 otherwise
mov   eax, [x * edx * sizeof(x[0])]
mov   [y], eax

很酷，对吧？分支机构被淘汰。所需的0或1直接加载到

DL

，然后作为加载的一部分（

MOV

指令）

这里唯一稍微令人困惑的是，您需要知道

DL

是完整32位

EDX

寄存器的低位字节。这就是为什么我们需要预先清除完整的

EDX

，因为

setge dl

只影响低字节，但我们希望完整的

EDX

为0或1。事实证明，对完整寄存器进行预调零是可行的，但还有其他方法，比如在

SETcc

指令之后使用

MOVZX

。链接的答案非常详细，所以我在这里不赘述。关键是

SETcc

只设置寄存器的低位字节，但后续指令要求整个32位寄存器都有该值，因此需要消除高位字节中的垃圾

无论如何，当您编写类似于

y=x[a>=13]

的代码时，编译器99%的时间都会生成这些代码。

SETcc

指令提供了一种根据一个或多个标志的状态设置字节的方法，就像您可以在标志上进行分支一样。这基本上就是您所想的允许直接访问标志的指令

这实现了

(a >= 13) ? 1 : 0

但是如果你想做呢

(a >= 13) ? 125 : -8

就像我之前提到的？好的，您仍然使用

SETcc

指令，但之后您会进行一些奇妙的位旋转，将结果0或1“修正”为您实际需要的值。例如：

    cmp  [a], 13                     ; compare 'a' to 13, setting flags like subtraction
    jge  GreaterThanOrEqual          ; jump if 'a' >= 13, otherwise fall through

    mov  eax, [x * 0 * sizeof(x[0])] ; EAX = x[0]
    jmp  Next                        ; EAX now loaded with value, so do unconditional jump

GreaterThanOrEqual:
    mov  eax, [x * 1 * sizeof(x[0])] ; EAX = x[1]
                                     ; EAX now loaded with value; fall through

Next:
    mov  [y], eax                    ; store value of EAX in 'y'

xor   edx, edx
cmp   [a], 13
setge dl
dec   edx
and   dl, 123
add   edx, 125
; do whatever with EDX

mov    edx, -8     ; EDX = -8
mov    eax, 125    ; EAX = 125
cmp    [a], 13     ; compare 'a' to 13 and set flags
cmovge edx, eax    ; EDX = (a >= 13 ? EAX : EDX)
; do whatever with EDX

int Foo(int a)
{
    return a >= 13;
}

这适用于几乎任何二进制选择（两个可能的值，取决于条件），优化编译器足够聪明，可以解决这一问题。无分支代码；很酷

有第三种方法可以实现这一点，但它在概念上与我们刚才讨论的第二种方法非常相似。它使用条件移动指令，这只是基于标志状态进行无分支设置的另一种方式。条件移动指令是

CMOVcc

，其中

cc

再次引用“条件代码”，与前面的示例完全相同。

CMOVcc

指令是在Pentium Pro中引入的，大约在1995年，并且从那时起就已经出现在所有处理器中（当然，不是Pentium MMX，而是Pentium II和更高版本），因此基本上就是您今天所看到的一切

代码非常相似，只是顾名思义，这是一个有条件的移动，所以需要更多的初步设置。具体而言，您需要将候选值加载到寄存器中，以便选择正确的值：

xor    edx, edx    ; EDX = 0
mov    eax, 1      ; EAX = 1
cmp    [a], 13     ; compare 'a' to 13 and set flags
cmovge edx, eax    ; EDX = (a >= 13 ? EAX : EDX)
mov    eax, [x * edx * sizeof(x[0])]
mov    [y], eax

请注意，将

EAX

移动到

EDX

是有条件的，仅当标志指示条件

ge

（大于或等于）时才会发生。所以，英国航空管理局（ba）是这样认为的