为什么编译器除以2时会产生右移31位？

Question

我已经反汇编了编译器生成的代码，并且看到它生成了以下指令序列：

mov     eax, edx
shr     eax, 1Fh
add     eax, edx
sar     eax, 1  

该代码的目的是什么？

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我知道

sar     eax, 1

除以2，但是做什么

shr     eax, 1Fh

做？这是否意味着EAX如果左位为0或1，则为0或1？

这对我来说看起来很奇怪！有人可以解释吗？

Answer 1

对您的问题的快速解答（是什么）是shr eax, 1Fh，它可以隔离的最高位eax。如果将十六进制转换1Fh为十进制，可能会更容易理解31。现在，您看到将eax右移31。由于它eax是一个32位值，因此将其右移31将隔离最高位，从而eax根据原始值将包含0或1。 31位（假设我们从0开始对位进行编号）。

这是隔离符号位的常见技巧。在二进制补码机上将值解释为有符号整数时，最高位是符号位。如果值为负，则设置为（== 1），否则为（== 0）。当然，如果将值解释为无符号整数，则最高位只是用于存储其值的另一位，因此最高位具有任意值。

逐行进行反汇编，这是代码的作用：

mov     eax, edx

显然，输入在中EDX。该指令将值从复制EDX到EAX。这允许后续代码在EAX不丢失原始值（in EDX）的情况下操纵in的值。

shr     eax, 1Fh

EAX向右移动31位，从而隔离最高位。假设输入值是一个有符号整数，则这将是符号位。EAX现在，如果原始值为负数，则将包含1，否则为0。

add     eax, edx

在中将原始值（EDX）添加到我们的临时值中EAX。如果原始值为负，则将其加1。否则，它将加0。

sar     eax, 1

EAX向右移动1位。这里的区别是，这是一个算术右移，而SHR一个逻辑右移。逻辑移位用0填充新暴露的位。算术移位将最高位（符号位）复制到新暴露的位。

综上所述，这是将带符号的整数值除以2以确保负值正确取整的标准习惯用法。

当您将无符号值除以2时，只需要简单的移位即可。从而：

unsigned Foo(unsigned value)
{
    return (value / 2);
}

等效于：

shr  eax, 1

但是，当除以有符号的值时，必须处理符号位。您可以sar eax, 1用来实现有符号整数除以2，但这将导致结果值四舍五入为负无穷大。注意，这与DIV/ IDIV指令的行为不同，后者总是四舍五入。如果要模拟舍入为零的行为，则需要一些特殊的处理，这正是您所执行的代码所要做的。实际上，当您编译以下函数时，GCC，Clang，MSVC以及可能所有其他编译器都将精确地生成此代码：

int Foo(int value)
{
    return (value / 2);
}

这是一个很老的把戏。迈克尔·阿布拉什（Michael Abrash）在 1990年左右出版的《汇编语言禅》中对此进行了讨论。（这是他的在线著作的相关部分。）在此之前，汇编语言专家肯定是常识。