检查是否设置了进位标志

Question

使用内联汇编器[gcc, intel, c]，如何检查操作后是否设置了进位标志？

Answer 1

sbb %eax,%eax 如果设置了进位标志，则将 -1 存储在 eax 中，如果清除则存储 0。无需预先清除 eax 为 0；从自身中减去 eax 可以为您做到这一点。这种技术非常强大，因为您可以使用结果作为位掩码来修改计算结果，而不是使用条件跳转。

您应该知道，只有通过在内联 asm 块中执行的算术设置进位标志才有效。您无法测试在 C 代码中执行的计算的进位，因为编译器可以通过各种方式优化/重新排序会破坏进位标志的内容。

Answer 2

有条件跳转jc（进位跳转）或jnc（没有进位跳转）。

或者你可以存储进位标志，

;; Intel syntax
mov eax, 0
adc eax, 0 ; add with carry

Answer 3

但是，x86 汇编器有专用的 fast ALU 标志测试指令，名为 SETcc，其中 cc 是所需的 ALU 标志。所以你可以写：

setc    AL                           //will set AL register to 1 or clear to 0 depend on carry flag

or

setc    byte ptr [edx]               //will set memory byte on location edx depend on carry flag

or even

setc    byte ptr [CarryFlagTestByte]  //will set memory variable on location CarryFlagTestByte depend on carry flag

使用 SETcc 指令，您可以测试进位、零、符号、溢出或奇偶校验等标志，一些 SETcc 指令允许同时测试两个标志。

编辑： 添加了在 Delphi 中进行的简单测试，以消除对术语 fast

的疑问

procedure TfrmTest.ButtonTestClick(Sender: TObject);
  function GetCPUTimeStamp: int64;
  asm
    rdtsc
  end;
var
 ii, i: int64;
begin
  i := GetCPUTimeStamp;
  asm
    mov   ecx, 1000000
@repeat:
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    loop  @repeat
  end;
  i := GetCPUTimeStamp - i;

  ii := GetCPUTimeStamp;
  asm
    mov   ecx, 1000000
@repeat:
    setc  al
    setc  al
    setc  al
    setc  al
    loop  @repeat
  end;
  ii := GetCPUTimeStamp - ii;
  caption := IntToStr(i) + '  ' +  IntToStr(ii));
end;

使用指令 setc 的循环（1M 次迭代）比使用 adc 指令的循环快 5 倍以上。

编辑：添加了第二个测试，该测试结果存储在寄存器 AL 中，在寄存器 CL 中可计算，以更现实的情况。

procedure TfrmTestOtlContainers.Button1Click(Sender: TObject);
  function GetCPUTimeStamp: int64;
  asm
    rdtsc
  end;

var
 ii, i: int64;
begin
  i := GetCPUTimeStamp;
  asm
    xor   ecx, ecx
    mov   edx, $AAAAAAAA

    shl   edx, 1
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    mov   al, 0
    adc   al, 0
    add   cl, al

  end;
  i := GetCPUTimeStamp - i;

  ii := GetCPUTimeStamp;
  asm
    xor   ecx, ecx
    mov   edx, $AAAAAAAA

    shl   edx, 1
    setc  al
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    setc  al
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    setc  al
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    setc  al
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    setc  al
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    setc  al
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    setc  al
    add   cl, al

    shl   edx, 1
    setc  al
    add   cl, al

  end;
  ii := GetCPUTimeStamp - ii;
  caption := IntToStr(i) + '  ' +  IntToStr(ii);
end;

带有 SETcc 指令的 Rutine 部分仍然快 20% 左右。

Answer 4

第一个函数执行无符号加法，然后使用进位标志 (CF) 测试溢出。挥发物必须保留。否则优化器将重新排列指令，这几乎可以确保不正确的结果。我已经看到优化器将jnc 更改为jae（也是基于CF）。

/* Performs r = a + b, returns 1 if the result is safe (no overflow), 0 otherwise */
int add_u32(uint32_t a, uint32_t b, uint32_t* r)
{
    volatile int no_carry = 1;
    volatile uint32_t result = a + b;

    asm volatile
    (
     "jnc 1f          ;"
     "movl $0, %[xc]  ;"
     "1:              ;"
     : [xc] "=m" (no_carry)
     );

    if(r)
        *r = result;

    return no_carry;
}

下一个函数用于有符号整数。同样使用 volatile 也适用。请注意，有符号整数数学通过jno 跳转到 OF 标志。我已经看到优化器将其更改为 jnb（也基于 OF）。

/* Performs r = a + b, returns 1 if the result is safe (no overflow), 0 otherwise */
int add_i32(int32_t a, int32_t b, int32_t* r)
{   
    volatile int no_overflow = 1;
    volatile int32_t result = a + b;

    asm volatile
    (
     "jno 1f          ;"
     "movl $0, %[xo]  ;"
     "1:              ;"
     : [xo] "=m" (no_overflow)
     );

    if(r)
        *r = result;

    return no_overflow;
}

在大局中，您可能会使用以下功能。在同一个大图景中，许多人可能会拒绝额外的工作和审美上的非美，直到被溢出/包裹/下溢破坏

int r, a, b;
...

if(!add_i32(a, b, &r))
    abort(); // Integer overflow!!!

...

内联 GCC 程序集在 GCC 3.1 及更高版本中可用。请参阅Assembler Instructions with C Expression Operands，或搜索“GCC 扩展程序集”。

最后，Visual Studio 中的相同点如下（代码生成差别不大），但由于 MASM 允许您跳转到 C 标签，因此语法要容易得多：

/* Performs r = a + b, returns 1 if the result is safe (no overflow), 0 otherwise */
int add_i32(__int32 a, __int32 b, __int32* r)
{   
    volatile int no_overflow = 1;
    volatile __int32 result = a + b;

    __asm
    {
        jno NO_OVERFLOW;
        mov no_overflow, 0;
    NO_OVERFLOW:
    }

    if(r)
        *r = result;

    return no_overflow;
}

不好的一面是，上面的 MASM 代码只适用于 x86 程序集。对于 x64 程序集，没有内联，因此您必须在程序集中（在单独的文件中）对其进行编码并使用 MASM64 进行编译。