在 IA32 架构中，指令中使用的操作数是有符号还是无符号？答案

【问题标题】：In IA32 arch, are operands used in instructions signed or unsigned?在 IA32 架构中，指令中使用的操作数是有符号还是无符号？
【发布时间】：2013-12-29 16:01:35
【问题描述】：

我想知道在使用 IA32 架构时，默认情况下操作数是有符号还是无符号。

在 Linux 操作系统上，我使用 as（GNU 汇编器）将 253 存储在 %eax 寄存器中。存储在%al 中的实际值（即eax 的lsb）显示-3。我在这里假设 al 使用范围 -127 到 +127 而不是 0 到 255。

我正在使用 gdb 来检查寄存器值。

所以想知道操作数是否默认在 IA32 架构中签名。

【问题讨论】：

它们本身既没有签名也没有签名。它们是签名还是未签名取决于您如何使用它们。 AL 中的值为 11111101。问这个是有符号还是无符号就像是在问杯子是半满的还是半空的。
@RaymondChen 感谢您的 cmets，当我查看寄存器 %al(lsb of %eax) 时，它显示 -3，所以我试图理解为什么它显示 -3 而不是 253跨度>
-3 和 253，您的查看器选择将其呈现为带符号值
253 和 -3 都是对位模式 11111101 的有效解释。在 Internet 上快速搜索显示 GDB always considers the contents of an ordinary register as an integer when the register is examined in this way。因此 GDB 将寄存器视为已签名以用于显示目的，但这是一个解释问题。 CPU 不在乎。
@RaymondChen 感谢您的cmets，我现在明白了

标签： assembly x86 att

【解决方案1】：

在汇编程序中，您仅在做出决定（即条件跳转）时才能区分有符号值和无符号值。 ALU 对有符号整数和无符号整数的操作方式相同。如果操作数和结果被解释为有符号数字，一些 ALU 标志，如 OF（溢出）是有意义的。其他人，如CF（进位），如果它们被解释为无符号数字，则它们是有意义的。最后，像ZF（零）这样的其他解释可以用于两种解释。

例如：假设您使用 8 位寄存器（只是为了简单起见）并且您想出了以下代码：

mov $0xff,%al
mov $0x01,%bl
add %bl,%al

这个序列可以用两种方式解释（记住操作数和结果都是 8 位宽）：

加 -1 + 1，结果为 0
加 255 + 1，结果为 0

您如何解释这取决于您根据此操作的结果做出的决定。想象一下，您想检查此操作是否正常，并且结果没有任何类型的溢出。

如果您认为您的值是无符号的，那么您添加了255 加上1，导致无法以 8 位存储的数字 (256)，因此存在溢出，实际结果不是你所期望的（0）。您必须查看进位标志来检查：

jc .operation_overrun

这个特殊的例子会执行这个跳转，因为有一个溢出条件。

但如果你认为你的值是有符号的，那么你添加了-1加上1，等于0。要在此处检查溢出，您必须查看溢出标志：

jo .operation_overrun

这个特殊的例子会使这个跳转到不被采用，因为没有超限。

另一个例子：假设您比较两个 32 位寄存器中保存的两个数字，%eax 和 %ebx。如果%eax 中的数字大于%ebx 中的数字，您想跳转到另一个地方。你怎么做到这一点？您必须决定如何解释您的数字，因为如果您可能想出，例如，EAX=0xFFFFFFFF 和 EBX=0x00000001 ...

;...If both numbers are considered to be unsigned...
cmp %ebx,%eax  ;compare EAX with EBX
ja .another_place   ; ...this will jump because EAX=4294967295, 
                    ; which way much greater than EBX=1

;...But if both numbers are considered to be signed...
cmp %ebx,%eax  ;compare EAX with EBX
jg .another_place   ; ...this will NOT jump because EAX=-1, 
                    ; which is not greater than EBX=1

再一次，这两种情况下的操作（比较，实际上是减法）是相同的，但是我们做出的决定（我们在执行条件跳转时查看的标志）对于每种情况都是不同的。第一次跳转，ja，查看进位标志 (CF) 和零标志 (ZF) 的值。第二次跳转，jg查看了符号标志（SF）和溢出标志（OF）的值。

有关用于每个特定条件跳转的标志的详细列表，请参阅http://www.unixwiz.net/techtips/x86-jumps.html

【讨论】：

感谢您的详细解释

【解决方案2】：

这只是解释的问题。 8 位值 253 和 -3 的位模式是相同的。在执行操作时，这同样是一个解释问题，例如 1 + 253 (254) 和 1 - 3 (-2) 的结果位模式同样相同。

显示 -3 的 al（可能是您的调试器）可能只是因为在没有任何其他信息的情况下的默认解释是 已签名。如果这是你想要的，你必须告诉它解释为无符号。

【讨论】：

【解决方案3】：

寄存器包含位，仅此而已。它是按摩和解释决定意义的那些位的指令。不要被编译器、打印或其他调试例程产生的输出所迷惑。

假设您使用 al 在二进制补码算法中存储一个 16 位有符号整数，并且您希望将其转换为一个 32 位有符号整数。您必须对 16 位值执行符号扩展才能将其转换为 32 位有符号整数。

例如，8 位值1111 1110 在二进制补码中为 -2。 16 值0000 0000 1111 1110 不是 -2，而是 254。如果我们在从 8 位切换到 16 位时执行符号扩展，我们会从 1111 1110（8 位版本的 -2 ) 到 1111 1111 1111 1110（16 位版本的 -2）。

还记得我说过这些只是寄存器中的位，它取决于您使用的指令赋予它们含义吗？在上面的示例中，您将使用指令 cbw 将二进制补码 8 位转换为二进制补码 16 位。来自维基百科，如何转换：

使用指令 cbw、cwd、cwde 和 cdq：将字节转换为字，字转双字、字转扩展双字和双字转四字，分别（在 x86 上下文中，一个字节有 8 位，一个字 16 位、双字和扩展双字 32 位和四字 64 位）；

【讨论】：

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