布尔值如何在汇编中“注释”？

Question

我知道在类 C 语言中，我可以不使用 not 运算符执行布尔运算：(C)

int myBool = TRUE;
myBool = !myBool;

但我的问题是：这是如何在幕后实现的？我的猜测是使用跳转，但如果过度使用这些可能效率低下：（Intel x86 语法）

; assume eax holds boolean
  test eax, eax
  jnz short boolTrue
  inc eax ; eax was 0, now 1
  jmp short after
boolTrue: ; eax non-zero
  xor eax, eax ; eax now 0
after:

如图所示，它需要 5 条指令，其中至少有一个跳转和一个逐位and (test)。必须有一种更简单的方法来做到这一点，因为我已经看到出于某种奇怪的原因执行“双重非”(if (!!fileHandle)) 的代码库。

所以（如上所述）：编译器如何在 x86 上执行布尔 !s？

Answer 1

您可以使用不需要分支的SETZ（设置（如果）零（设置标志））来做到这一点。

Answer 2

有可能使用进位和无分支序列：

sub %eax, 1        ;; this produces carry only when %eax EQ zero
sbb %eax, %eax     ;; 0 when not carry, -1 when carry
and %eax, 1        ;; just get the least significant bit (also neg %eax will do)

对于eax=!eax 和

sub %eax, 1        ;; 
sbb %eax, %eax     
add %eax, 1        ;; [-1, 0] + 1 == [0, 1]

为eax = !!eax。

我不知道是否有 3 个指令（或更少）序列使用不会浪费原始变量（或寄存器 eax）的常用算术运算。

Answer 3

在一个好的编译器中，实现诸如 NOT 之类的运算符的方法通常不会仅限于一种代码生成模式。编译器将考虑周围上下文的许多因素，例如编译时优化、源代码和/或紧接在 NOT 运算符之前的生成代码、NOT 运算符是否用于条件上下文（例如，在 if 语句中使用）或值上下文（用于赋值）。

当在 if 语句中使用时，NOT 运算符更有可能使用分支来实现，因为 if 语句很可能无论如何都需要分支。在值上下文中使用时，NOT 运算符更有可能通过比较和捕获结果来实现（没有分支）。

当在较大的表达式中使用 NOT 运算符时，通常可以反转嵌套运算符，因此以一种方式看待它，NOT 运算符根本不会生成任何代码；这可能发生在像a = ! (b > 0) 或if ( ! ( a && b ) ) 这样的表达式中。即使使用if ( !a )，您也可能会发现a 实际上并没有被NOT'ed，而只是像if ( a ) 一样被测试，尽管分支条件颠倒了。

在您给出的具体示例中，我希望编译器尽最大努力（为生产而不是为调试生成代码），它将在编译时确定常量 0 而不是 myBool传递给printf。

简而言之，一个体面的编译器有许多可用的技术和许多标准来确定使用哪个。

Answer 4

如果您有正确的布尔值，您可以使用XOR 在两种表示之间切换。请注意，C 没有布尔值，它只是将零解释为假，其他任何东西都解释为真。 C++ 和 C# 都有正确的布尔值，因此它们不需要弄乱非零检查，实际上至少 g++ 确实使用了 XOR 方法。