CSAPP读书笔记——程序的机器级表示之条件跳转与循环

程序控制指令

---

上一章节讲到的是数据的移动、计算的底层代码表示，其中，每条汇编指令都是顺序执行的。考虑C语言中三种程序执行方式。

顺序、条件、循环。

本章简练介绍条件分支（if、switch）和循环（do-while，while，for）的机器级表示。

---

条件分支

---

条件分支指代单条件分支。程序通过测定某些条件的成立与否，控制程序的走向。反映到C语言当中，即$if-else$语句。
除了整型寄存器之外，CPU还会跟踪一个条件码寄存器。某一个条件码只用一个bit来表示，代表某种状态。这些状态可以被测试从而决定是否更改程序的走向，从而达到条件分支的效果。

条件码

---

• CF（carry flag） ： 进位标志。最近的操作产生最有效位进位时，设置为true。可以用来检查无符号整数是否溢出。
• ZF（zero flag） ： 零标志。最近的操作产生的结果为0时，设置为true。
• SF（sign flag） ： 符号标志。最近的操作产生的结果为负数时，设置为true。
• OF（overflow flag）：溢出标记。（补码）最近的操作产生的结果导致溢出（正溢出或者负溢出）时，设置为true。显然用来检测有符号整数是否溢出。

注意，这里标注了说是最近的操作，也就是说，只要进行了数据的计算，条件码都会发生改变（leal除外，因为它不仅仅是用地址进行计算）。

所以说，条件码会不断的发生变化。

---

cmp指令集合

---

当有了条件码的时候，计算机就可以根据条件码的状态执行比较和测试指令。

指令	基于	描述
cmp $S2,S1$	$S1-S2$	比较$S1,S2$
cmpb	compare byte
cmpw	compare word
cmpl	compare double word
test $S2,S1$	$S1$ & $S2$	测试
testb	test byte
testw	test word
testl	test double word

• $cmp$命令基于$sub$命令，$sub$在上一章数据计算中已经解释过。不同于$sub$,$cmp$仅仅是将$s2,s1$中的数据拿出来做了计算，但是并没有改变$s2,s1$中的任意一个寄存器的状态，它们的值是始终保持不变的。
• $test$命令是测试，基于命令$and$，基于的意思即不会改变寄存器的状态。它的重要用途是检测某寄存器的数值是0、正数、负数，或者其中一个操作数当做掩码，指示那些位置应当被测试。

---

set指令集

---

$cmp$指令集的作用类似于数据计算指令集，可以更改条件码的状态。那么当我们有了条件码的状态的时候，我们如何去访问或者获得条件码呢？
条件码不可以被直接访问，通常来讲有三种方法获取条件码。

1. 根据条件码的组合将某bit设置为0,1。作为条件分支检测的方式，相当于间接访问了条件码。
2. 利用条件码，我们可以跳转到程序的某个分支，也相当于间接访问条件码并且改变了控制流。
3. 类似于2，我们可以通过条件检测有条件的传输数据流。

对于第一种方法，不同的条件码的组合设定某个bit为0或者1等，这样的操作cpu集成了$set$指令。

指令	同义指令	效果	设置条件
sete $D$	setz	ZF->$D$	相等/零
setne $D$	setnz	~ZF->$D$	不等/非零
sets D