程序的机器级表示 - 算术与逻辑运算

算术与逻辑运算

以下介绍的都是x86-64的整数与逻辑指令。大 部分的操作其实都是一类指令，这些指令大多都有不同大小操作数的变种，比如：addb,addw,addl,addq,这四个都是加法指令，分别操作字节，字，双字，四字。 提到算术运算，肯定会想到加减乘除这四种运算，在汇编语言中也同样存在这四种运算的操作，当然在C或Java语言中的一些操作比如自增、左移、右移等都是有的，其中有的操作数只有一个有的操作数有两个。 逻辑运算有与、或、异或等。



一元操作

一元操作的源与目的都是同一个位置，所以可以是寄存器或内存，但是不能是立即数。 算术的一元操作有:



1. inc 格式： inc D; 自增，类似C语言中的i++

2. dec 格式： dec D; 自减，类似C语言中的i–

3. nec 格式： nec D; 取负，-D



逻辑的一元操作有： 2. not 格式： NOT D; 按位求反，C语言：~



二元操作

二元操作中，第二个操作是目的，第一个操作数是源，所以SUB S,D，表示D-S->D，所以第一个操作数可以是寄存器、内存和立即数，但是第二个操作数只能是寄存器或内存。



算术的二元操作有:



1. add 格式： add S,D; 加法，D+S->D

2. sub 格式： SUB S,D; 减法，D-S->D

3. imul 格式： IMUL S,D; 乘法，D*S->D



逻辑的二元操作有：



1. AND 格式： AND S,D; 对两个操作数实现按位逻辑与运算，D&S->D，C语言中的&，0 & 0 = 0, 0 & 1 = 0, 1 & 0 = 0, 1 & 1 = 1

2. OR 格式： OR S,D; 对两个操作数的按位‘或’运算，D|S->D，C语言中的|, 0 | 0 = 0, 0 | 1 = 1, 1 | 0 = 1, 1 | 1 = 1

3. XOR 格式： XOR S,D; 实现两个操作数按位异或运算，D^S->D，C语言中的^,0 ^ 0 = 0, 0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0



移位操作

移位运算用来将整型为二进位信息串作整体移动。有两类运算符： << (左移) 和 >> (右移)。移位的位数可以是立即数或在%cl寄存器中，而目的操作数可以是寄存器或内存的位置。



左移操作有两个，其效果都是一样的,左移时，空出的右端用0补充，左端移出的位的信息就被丢弃。在二进制数运算中，在信息没有因移动而丢失的情况下，每左移1位相当于乘2：



1. SAL 格式：SAL k,D; 算术左移

2. SHL 格式：SHL k,D; 逻辑左移



右移操作有两个，其效果就不一样了：



1. SAR 格式：SAR k,D; 算术右移，空出的右端用符号位补充，相当于除2

2. SHR 格式：SHR k,D; 逻辑右移，空处的右端用0补充



参考资料

1. 百度百科-机器语言

2. 百度百科-汇编语言

3. 豆瓣-深入理解计算机系统（原书第3版）