为什么编译器在除以 2 时会产生 31 位的右移？答案

【问题标题】：Why does the compiler generate a right-shift by 31 bits when dividing by 2?为什么编译器在除以 2 时会产生 31 位的右移？
【发布时间】：2016-11-16 17:18:25
【问题描述】：

我已经反汇编了编译器生成的代码，我看到它生成了以下指令序列：

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

这段代码的目的是什么？

我知道

sar     eax, 1

除以 2 是什么

shr     eax, 1Fh

做吗？这是否意味着如果左边的位是 0 或 1，EAX 将是 0 或 1？

这对我来说很奇怪！谁能解释一下？

【问题讨论】：

标签： assembly optimization x86 disassembly sar

【解决方案1】：

对您的问题（shr eax, 1Fh 是什么）的快速回答是，它用于隔离 eax 的最高位。如果将十六进制的1Fh 转换为十进制的31，可能会更容易理解。现在，您看到您正在将eax 右移 31。由于eax 是一个 32 位值，因此将其位右移 31 将隔离最高位，这样eax 将包含 0 或1，取决于第 31 位的原始值（假设我们从 0 开始对位进行编号）。

这是隔离符号位的常用技巧。当一个值在二进制补码机器上被解释为有符号整数时，最高位是符号位。如果值为负，则设置 (== 1)，否则清除 (== 0)。当然，如果将该值解释为无符号整数，则最高位只是另一个用于存储其值的位，因此最高位具有任意值。

逐行反汇编，代码的作用如下：

mov     eax, edx

显然，输入在EDX。该指令将值从EDX 复制到EAX。这允许后续代码操作 @987654333@ 中的值而不会丢失原始值（在 EDX 中）。

shr     eax, 1Fh

将EAX 右移 31 位，从而隔离最高位。假设输入值是有符号整数，这将是符号位。如果原始值为负，EAX 现在将包含 1，否则为 0。

add     eax, edx

将原始值 (EDX) 添加到 EAX 中的临时值。如果原始值为负数，则将其加 1。否则加0。

sar     eax, 1

将EAX 右移一位。这里的区别在于这是一个算术右移，而SHR是一个逻辑右移。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。

总而言之，这是一个标准的习惯用法，用于将有符号整数值除以 2 以确保正确舍入负值。

当您将 unsigned 值除以 2 时，只需要一个简单的位移即可。因此：

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

相当于：

shr  eax, 1

但是在除以有符号值时，必须处理符号位。您可以使用sar eax, 1 来实现有符号整数除以2，但这会导致结果值向负无穷大舍入。请注意，这与 DIV/IDIV 指令的行为不同，后者总是向零舍入。如果你想模拟向零舍入的行为，你需要一些特殊的处理，这正是你所拥有的代码所做的。事实上，当您编译以下函数时，GCC、Clang、MSVC 以及可能所有其他编译器都会准确地生成这段代码：

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

这是一个非常老套路。 Michael Abrash 在他的Zen of Assembly Language 中讨论了它，该书大约 1990 年出版。（Here is the relevant section 在他的书的在线副本中。）这肯定是汇编中的常识 -早在那之前的语言大师。

【讨论】：