深刻理解計算機系統（3.4）------算術和邏輯操做

　　上一篇博客  咱們介紹了幾種數據傳送指令，包括MOV,MOVS,MOVZ,PUSH和POP等，理解起來也不算難。本篇博客咱們來接着看彙編語言的算術與邏輯運算指令，算術無非就是加減乘除，而邏輯運算也就是與或非，移位等操做。下面這張圖是彙編裏面的算術和邏輯操做：

　　

　　上面除了 leal（加載有效地址）指令一般用來執行簡單的算術操做，其他的指令都是標準的一元或者二元操做，下面咱們分別來介紹這幾個指令操做。

 

一、leal 指令

　　leal 指令也稱爲加載有效地址（load effective address）指令，它其實是 movl 指令的變形。它的指令形式是從存儲器讀數據到寄存器，但實際上它根本沒有引用存儲器。

　　它的第一個操做數看上去是一個存儲器引用，但該指令並非從指定的位置讀取數據，而是將有效地址寫入到目的操做數，相似於 C 語言的取地址操做符「&」。另外就是做普通的算術運算。

　　leal  當即數，寄存器

　　這類指令就是將當即數裝載至寄存器，好比 leal $0x01,%eax  這種狀況下 和 movl $0x01,%eax 的效果是等價的

　　leal  地址，寄存器

　　leal指令的做用是將地址加載到寄存器，對於leal S，D而言，就是實現了 &S –> D 的功能

　　leal   S, D    結果是&S -> D

　　movl  S,D   結果是S -> D

　　通用的操做咱們就不講了，這裏講一下取地址操做，好比對於leal 4(%edx,%edx,4),%eax這條指令來說，咱們假設%edx寄存器的值爲x的話，那麼這條指令的做用就是將 4 + x + 4x = 5x + 4賦給%eax寄存器。它和mov指令的區別就在於，假設是movl 4(%edx,%edx,4),%eax這個指令，它的做用是將內存地址爲5x+4的內存區域的值賦給%eax寄存器，而leal指令只是將5x+4這個地址賦給目的操做數%eax而已，它並不對存儲器進行引用的值的計算。

 　　爲了更好的表示這條指令的效果，這裏簡單的畫個圖來表示這一過程。咱們假設下圖是執行指令以前，寄存器和存儲器的狀態。

　　下面的幾幅圖均引用：http://www.cnblogs.com/zuoxiaolong/p/computer16.html 我的以爲解釋的很是形象。

　　

　　能夠看到，此時在存儲器中，地址爲5x+4的區域的值爲1000。那麼此時如果進行movl 4(%edx,%edx,4),%eax操做，很顯然，%eax的值應該爲1000，也就是下圖。

　　

　　可是若是進行leal 4(%edx,%edx,4),%eax操做的話，%eax的值就不是1000了，由於leal指令不會去取存儲器當中的值，所以寄存器%eax的值應該是5x+4。

　　

　　試想一下，假若在地址爲5x+4的位置存儲的是變量i，那麼其實這條指令就至關於&i操做，這也就是C語言當中的&取地址操做的彙編級作法。

　　此外，它還能夠簡單的描述普通的算術操做，好比假如寄存器 %edx 的值爲 x，那麼指令 leal 7 (%edx,%edx,4），%eax。 這表示的意思是設置寄存器 %eax 的值爲 7+x+4x=5x+7。這裏的leal指令根本與有效地址無關，可是須要注意的是目的操做數必須是寄存器。

二、INC、DEC、NEG、NOT 指令 

　　這四個指令的格式以下：

　　

　　這四個指令都是一元操做，即它們都只有一個操做數，便是源也是目的。這個操做數能夠是寄存器，也能夠是存儲器。

　　好比： incl (%esp)  會使棧頂的 4 字節元素加 1。能夠聯想到 C 語言的自增（++）或者自減（--）

 

三、ADD、SUB、IMUL、XOR、OR、AND 指令

　　這一組指令格式以下：

　　

　　它們都是二元操做，其中第二個操做數便是源又是目的，咱們能夠聯想到 C 語言的 x += y。

　　第一個操做數能夠是當即數、寄存器或存儲器，第二個操做數能夠是寄存器或存儲器位置。不過和 movl 指令同樣，兩個操做數不能同時是存儲器位置。

 

四、SAL、SHL、SAR、SHR 指令

　　移位操做，指令格式以下：

　　

　　第一個操做數是移位量，SAL 和 SHL 都是左移指令，效果是同樣的，移動幾位，右邊補上幾位0；右移指令不一樣，算術右移 SAR 是補上符號位，即右邊的第一位；邏輯右移 SHR 是補上 0 。

　　移位的目的操做數能夠是一個寄存器或是一個存儲器位置。