cmp汇编指令如何设置标志(X86_64 GNU Linux)

Question

这是一个简单的C程序:

void main()
{
       unsigned char number1 = 4;
       unsigned char number2 = 5;

       if (number1 < number2)
       {
               number1 = 0;
       }
}

所以我们在这里比较两个数字.在汇编中,它将使用cmp完成.cmp通过从其他操作数减去一个操作数来工作.

现在cmp如何减去操作数？是从第二个减去第一个操作数还是反之？在任何情况下,这应该是这样的:

情况1:

4 - 5 =(0000 0100 - 0000 0101)=(0000 0100 + 1111 1010 + 1)=(0000 0100 + 1111 1011)

= 1111 1111 = -1

因此,由于符号位= 1所以SF应为1.

没有进位,所以CF应该= 0.

案例#2:

5 - 4 =(0000 0101 - 0000 0100)=(0000 0101 + 1111 1011 + 1)

=(0000 0101 + 1111 1100)= 1 0000 0001

所以在这里,CF应该是= 1

由于结果为正,SF应为= 0

现在我编译并运行程序(linux x86_64,gcc,gdb),在cmp指令之后放置一个断点来查看寄存器状态.

cmp后命中断点:

Breakpoint 2, 0x0000000000400509 in main ()
(gdb) disassemble
Dump of assembler code for function main:
   0x00000000004004f6 <+0>:     push   %rbp
   0x00000000004004f7 <+1>:     mov    %rsp,%rbp
   0x00000000004004fa <+4>:     movb   $0x4,-0x2(%rbp)
   0x00000000004004fe <+8>:     movb   $0x5,-0x1(%rbp)
   0x0000000000400502 <+12>:    movzbl -0x2(%rbp),%eax
   0x0000000000400506 <+16>:    cmp    -0x1(%rbp),%al
=> 0x0000000000400509 <+19>:    jae    0x40050f <main+25>
   0x000000000040050b <+21>:    movb   $0x0,-0x2(%rbp)
   0x000000000040050f <+25>:    pop    %rbp
   0x0000000000400510 <+26>:    retq
End of assembler dump.

执行cmp后注册转储:

(gdb) info reg
rax            0x4  4
rbx            0x0  0
rcx            0x0  0
rdx            0x7fffffffe608   140737488348680
rsi            0x7fffffffe5f8   140737488348664
rdi            0x1  1
rbp            0x7fffffffe510   0x7fffffffe510
rsp            0x7fffffffe510   0x7fffffffe510
r8             0x7ffff7dd4dd0   140737351863760
r9             0x7ffff7de99d0   140737351948752
r10            0x833    2099
r11            0x7ffff7a2f950   140737348041040
r12            0x400400 4195328
r13            0x7fffffffe5f0   140737488348656
r14            0x0  0
r15            0x0  0
rip            0x400509 0x400509 <main+19>
eflags         0x297    [ CF PF AF SF IF ]
cs             0x33 51
ss             0x2b 43
ds             0x0  0
es             0x0  0
fs             0x0  0
gs             0x0  0
(gdb)

所以我们可以看到在执行cmp之后,CF = 1,SF = 1.

因此实际结果标志(CF = 1和SF = 1)不等于我们计算的标志

案例#1(CF = 0&SF = 1)或案例#2(CF = 1&SF = 0)

什么事发生呢？cmp实际上是如何设置标志的？

Answer 1

CMP
CMP的操作执行减法但不存储结果.
因此,对标志的影响完全相同:

cmp eax,ecx
sub eax,ecx

根据文件:

操作
温度←SRC1 - SignExtend(SRC2);
ModifyStatusFlags; (*以与SUB指令相同的方式修改状态标志*)
受影响
的标志根据结果设置CF,OF,SF,ZF,AF和PF标志.

对
标志的影响因此以下标志会受到影响:

Assume result = op1 - op2

CF - 1 if unsigned op2 > unsigned op1
OF - 1 if sign bit of OP1 != sign bit of result
SF - 1 if MSB (aka sign bit) of result = 1
ZF - 1 if Result = 0 (i.e. op1=op2)
AF - 1 if Carry in the low nibble of result
PF - 1 if Parity of Least significant byte is even

我建议你在这里阅读OF和CF:http://teaching.idallen.com/dat2343/10f/notes/040_overflow.txt

操作数的顺序
我看到你喜欢疼痛并且正在使用称为ATT语法的x86程序集的braindead变体.
在这种情况下,您需要考虑到这一点

CMP %EAX, %ECX  =>  result for the flags = ECX - EAX
CMP OP2, OP1    =   flags = OP1 - OP2

而英特尔的语法是

CMP ECX, EAX    =>  result for the flags = ECX - EAX
CMP OP1, OP2    =>  flags = OP1 - OP2

您可以指示gdb使用以下方法向您显示Intel语法: set disassembly-flavor intel

Answer 2

我想我现在明白了。这就是我的想法（借用标志已设置）

4 - 5

1st operand = 4 = 0000 0100
2nd operand = 5 = 0000 0101

So we have to perform

      1st operand
    - 2nd operand
    --------------


      7654 3210 <-- Bit number
      0000 0100
    - 0000 0101
    ------------

Lets start.

Bit 0 of 1st operand = 0
Bit 0 of 2nd operand = 1

so

  0
- 1 
 ===
  ?

去做这个，

让我们从第一个操作数的位 0 的左侧借用 1。

所以我们看到第一个操作数的位 2 是 1。

当位 2 = 1 时，表示 4。

我们知道我们可以把4写成2+2。所以我们可以把4写成两个2。

      7654 3210 <-- Bit number
             1
             1         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------

因此，在上面的步骤中，我们将第一个操作数的位 4 写为两个 2（两个 1 在第一个操作数的位 2 之上。）

现在我们又知道，一个 2 可以写成两个 1。因此，我们从第一个操作数的位 1 借用一个 1，并在第一个操作数的位 0 上写入两个 1。

      7654 3210 <-- Bit number
              1
             11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------

现在我们准备对位 0 和位 1 执行减法。

      7654 3210 <-- Bit number
              1
             11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

解决完第 0 位和第 1 位之后，我们来看看第 2 位。

我们再次看到同样的问题。

第一个操作数的位 2 = 0

第二个操作数的位 2 = 1

为此，我们从第一个操作数的第 2 位的左侧借用 1。

    8 7654 3210 <-- Bit number
              1
             11         
    1 0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

现在你看，第一个操作数的第 8 位是 1。我们借用了这个 1。

在此阶段，将设置进位标志。所以CF=1。

现在，如果第 8 位为 1，则表示 256。

256 = 128 + 128

如果第7位为1，则表示128。我们可以重写为

    8 7654 3210 <-- Bit number
      1       1
      1      11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

和之前一样，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
       1      1
      11     11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

和之前一样，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
        1     1
      111    11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

和之前一样，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
         1    1
      1111   11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

和之前一样，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
           1  1
      1111 1 11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

和之前一样，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
            1 1
      1111 1111         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

最后我们可以解决这个问题。

从上面的所有操作数中减去第二个操作数将给出

    8 7654 3210 <-- Bit number
            1 1
      1111 1111         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
      1111 1111


So result = 1111 1111

注意，结果中的符号位 = 位 7 = 1

因此将设置标志标志。即SF=1

因此 4 - 5 之后 SF=1, CF=1