深刻理解計算機系統（3.5）------特殊的算術操做指令

　　在上一篇博客 算術和邏輯操做 咱們介紹了以下圖幾種經常使用的算術邏輯指令，可是你們發現沒，這幾種指令若是在 IA32 上只能操做32位寄存器，好比我用乘法指令IMUL得出的結果超過了32位，那就會產生結果溢出，那應該怎麼辦呢？

　　

 

一、特殊的算術操做指令指令

　　

　　如上圖，上面的幾個指令支持有符號和無符號的全64位乘積以及整數除法，可是須要注意的是，存儲結果的寄存器固定死了，是一對寄存器%edx（高32位）和%eax（低32位）組成的 64 位的四字。

 

二、imull 和 mull 指令

　　對於 imull 指令，上一章咱們在講算術和邏輯操做指令的時候，講過這個指令，這是一個乘法指令，指令形式是 imull S D，這裏有兩個操做數，它將計算S和D的乘積並截斷爲雙字，而後存儲在D當中。因爲在截斷時，無符號以及有符號的二進制序列是同樣的，所以此處的乘法指令並不區分有符號和無符號。

　　可是對於本章的 imull 指令，它和前面的所表示的乘法指令有所不一樣，這裏只有一個操做數，如上圖，它的指令形式是 imull S。可是實際上它還有一個默認的操做數——寄存器%eax，這二者相乘，最終的結果是將高32位存入%edx 寄存器，低 32 位存入%eax 寄存器。

　　若是咱們只取低 32 位的結果，那麼這裏指令的意思和上篇博客所講的乘法指令意思是同樣的了，imull S D,只不過這裏的D是寄存器 %eax。

　　這裏咱們能夠看一個實例：imull $0x3，咱們假設此時%eax寄存器的值爲0x82345600。也就是咱們須要計算0x3*0x82345600的值，這裏直接給出二者相乘的16進製表示，爲0xFFFF FFFE 869D 0200。這個結果爲64位的，所以咱們寄存器的先後狀態以下所示。

　　本實例引用：http://www.cnblogs.com/zuoxiaolong/p/computer17.html

　　

　　能夠看到，%eax保存着低32位的結果，單說這32位的話，它的有符號數值爲-2036530688，正是咱們直接計算0x3*0x82345600的32位截斷後的有符號值，顯然這個結果溢出了。若是組合上高32位，則結果爲-6331497984，將它加上或者取模4294967296（2的32次方）將獲得咱們32位的結果。這裏的有符號乘法採起的是先符號擴展被乘數，而後二者相乘，將結果再截斷爲64位所得。

　　對於mull的單操做數指令來說，就比較簡單了，它採用的是無符號乘法，所以就和咱們平時的十進制乘法運算相似，只是一樣的，它也會將結果的高32位存入%edx，將低32位存入%eax。

　　因此雖然 imull 能夠用於兩種不一樣的乘法操做，可是彙編器可以經過計算操做數的數據，分辨出想用哪條指令。

三、cltd 指令

　　這個指令就是簡單的將%eax寄存器的值符號擴展32位到%edx寄存器，也就是說，若是%eax寄存器的二進制序列的最高位爲0，則cltd指令將把%edx置爲32個0，相反，若是%eax寄存器的二進制序列最高位爲1，則cltd指令將會自從填充%edx寄存器爲32個1。

 

四、idivl、divl指令

　　這兩個指令分別是有符號除法和無符號除法指令，有符號除法指令 idivl 將寄存器 %edx（高32位）和 %eax（低32位）中的64位數做爲被除數，而除數做爲指令的操做數給出。指令將商存儲在寄存器 %eax 中，將餘數存儲在寄存器 %edx 中。

　　好比指令idivl $0x3的結果，咱們假設此時%eax寄存器的值爲0x82345600。也就是咱們須要計算0x82345600/0x3的值，這裏直接給出二者相除的16進製表示，商爲0xD6117200，餘數爲0x0。所以咱們寄存器的先後狀態以下所示。

　　

　　能夠看到，在idivl這個指令執行的過程當中，其實對被除數進行了符號擴展，相似於cltd指令，或者有時也會將%eax移動到%edx，而後對%edx進行算術右移31位的運算。這兩種方式的結果是同樣的，都是將%eax符號擴展32位並存儲在%edx當中。