add 和 addu 的区别答案

【问题标题】：Difference between add and adduadd 和 addu 的区别
【发布时间】：2013-05-14 02:26:09
【问题描述】：

我对 add 和 addu 之间的区别感到困惑。

MIPS 指令参考说：

添加（有溢出）
添加无符号（无溢出）

我的理解是 add 与带符号的操作数一起使用，而 addu 与无符号的操作数一起使用。

但是让我们考虑这个例子（只有 6 位）：

溢出 | 五 1 | 1 1 1

这是我的推理：

如果我考虑第一个和第二个操作数有符号 数字（二进制补码），那么结果是正确的（-3 + -2 = -5）并且我不想要溢出异常。所以我会使用 addu 来避免这个异常，但是，虽然结果是一样的，但顾名思义，使用 addu 是为了无符号数！
如果我考虑第一个和第二个操作数 unsigned 数字，那么我希望引发异常（因为 61 + 62 不等于 59）。所以我会使用 add 来引发异常，而不是 addu，正如其名称所暗示的那样。

现在我的问题是：

假设操作数是有符号的（在上面的示例中为负数）数字，我应该使用 addu（正如我的推理所示）还是应该使用 add（顾名思义）？
假设操作数是无符号（正）数，我应该使用 add（正如我的推理所示）还是 addu（顾名思义）？

【问题讨论】：

非常糟糕的指令。不存在未签名添加或签名添加之类的东西。它与陷阱有关，是否应该是 addut 或类似的东西......（仍然可以，因为汇编程序不像机器代码那样刻在石头上）

标签： add mips instruction-set

【解决方案1】：

指令名称具有误导性。对有符号和无符号操作数使用addu，如果您确实不想要在溢出时设置陷阱。

如果出于某种原因需要在溢出时设置陷阱，请使用 add。大多数语言不希望有符号溢出陷阱，因此add 很少有用。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您使用带符号的数字，如果您希望在结果溢出时生成陷阱，则应使用add。

如果您使用无符号数字，则应始终使用addu，并通过将结果与任一数字进行比较来检查加法是否溢出（如果结果小于操作数，则加法是否溢出）。

这里有一个 sn-p 来显示如何检查无符号加法中的溢出：

    li $a1, 0xFFFF0FFF
    li $a2, 0x00010000

    addu $a3, $a1, $a2  # This unsigned addition overflows (set $a3 to $a1+$a2)
    bgt $a1, $a3, overflowed
    bgt $a1, $a2, overflowed
    # If you get here, unsigned addition did not overflow
  # your code goes here...
overflowed:
    # If you get here, unsigned addition overflowed
  # your code goes here...

【讨论】：

感谢您的回复！但是...为什么我要在有符号数字上捕获异常？每次结果为负数时都会引发它。其次，你能给我一个在第二种情况下（即无符号数）溢出检查的例子吗？当我可以简单地使用 add 时，为什么还要使用这种溢出检查？
@collimarco：不会在每次结果为负数时引发。如果操作结果溢出（即结果数字，在 A2-compliment 中看到的数字不是正确的数字），它将被引发。例如，如果您添加 -3 + -5，则结果将为负 (-8)，并且不会引发陷阱。

【解决方案3】：

OVERFLOW 是问题中声明的 NOT，此进位位不是溢出位，在给定的示例中没有 OVERFLOW，溢出是在：

MSB1 = 1 && MSB2 = 1 && MSBofRESULT = 0
OR
MSB1 = 0 && MSB2 = 0 && MSBofRESULT = 1

所以坚持使用add 它将标记溢出，并且您示例中的进位位（这不是溢出）不会打扰您。 addu 做同样的事情，只是没有引发异常。

【讨论】：

【解决方案4】：

基本上两个操作码都是有符号加法。所以 MIPS 使用 31 位来存储数据，最大数量是（2 提高到 31）-1，保留 1 位来存储数字的符号。如上所述，“add”和“addu”的基本区别在于，前者在结果个数大于31位可以占用的最大个数时抛出异常。后者执行时没有显示任何警告。

例如，3 位加法最大值 num = (2**(n-1))-1 minumem num = -(2**(n-1)) 所以在我们的例子中 max = 3 和 min = -4

li $t1,3
li $t2,1
add $t3,$t1,$t2 -----> throws an arthimetic overflow exception

addu $t3,$t1,$t2 ------> t3 = -4

就是这样。

【讨论】：

【解决方案5】：

在您的示例中，这实际上不是溢出。当符号位的进位不等于符号位的进位时会发生溢出。在您的示例中，虽然符号位的进位是“1”（看似溢出），但符号位的进位也是“1”。因此，在这种情况下，MIPS 不会将其视为溢出。溢出如何发生的模式实际上与结果是否正确相对应。也就是说，如果结果超出了您的位可以表示的范围，则会发生溢出。例如，如果将两个 4 位数 0111 (7) 和 0010 (2) 相加，则会出现溢出，因为结果 (9) 超出了 4 位数可以表示的范围（-8 到 7） .如果你看算术：

0111 (7) + 0010 (2) = 1001 (-7)

您可以看到，虽然符号位没有进位，但结果仍然不正确。因此这是一个溢出（MIPS 会检测到它）。

【讨论】：