char数据类型如何在32位寄存器中表示？

Question

我知道int和其他32位数据类型适合寄存器。 但是我不明白当我们的数据类型（如1字节的char）小于32位时会发生什么。 就像在char示例中一样，24位的其余部分会发生什么？ 是否填充全0？ 用一个词代表它不是太小吗？

更新：假设我有一个带有char变量的C程序。 它如何代表注册？

Answer 1

如果CPU允许分段寄存器访问（例如，字，字节），它可能只使用字节子寄存器。 如果CPU严格为32位，则字节进入0-7位。 根据目标使用情况，如果目标代码与寄存器一起工作，它可能会或可能不会将其余部分屏蔽为0.（AND reg，0x000000FF）。 变量太多，开放性很强，给你一个黑色的答案。

利用0xFF作为字节寄存器，0x000000FF作为d字寄存器，如果它们具有单独的字节和双字段，则使用它们的操作码相同。 除非它们是特定于位的操作，例如“如果高位设置分支”，或位旋转/移位。 如果签名，0xFF将扩展为0xFFFFFFFF（或0x83至0xFFFFFF83）

编辑到更新：表示寄存器中的字符的C实际上将其余部分归零，这取决于编译器在设置位0-7之前可能首先将寄存器归零，或者它可以如上所述执行。 签名时，符号位需要扩展0寄存器，NEG并设置0-7。 有些CPU甚至有明确的用于符号扩展的操作。

Answer 2

这取决于它是如何放在那里的。 容器的数据永远不会“太小”。

Answer 3

字符需要进行整数提升 。 一旦它们与其他非char整数值组合，它们就会被符号扩展为int ，如果它们与这些操作数组合，则甚至是浮点符号。

你应该确保不要不正确地使用结果。 当你将一个int转换回一个char ，你隐含地接受了丢失高位的风险。

至于特定编译器如何处理它，这取决于编译器设计者。 在Pentium monstruous体系结构中，您可以使用寄存器的char版本，但在更常规的处理器上，如果参与进一步的计算，则可以更方便地对char进行签名扩展以规范化其值。

Answer 4

通常，无符号数量用零填充，有符号数量用符号扩展 。

C中的char类型是一种特殊情况，因为标准允许它是有符号或无符号的（并且一些编译器提供了让开发人员选择的选项）。 这允许编译器使用最有效的方法。

Answer 5

C语言没有寄存器，因此程序员看不到这样的表示。 如果使用较宽寄存器的一部分，则未使用的部分可以包含其他数据，或者它可以具有零。 重要的是正确转换操作char值（或任何其他值）的正确程序，以便生成正确的输出和任何其他外部可见行为。

如果使用32位寄存器来保存8位字符，并且未清除未使用的位，则生成的机器代码必须注意，例如，不要将剩余的24位包含在比较结果中(char_a == char_b) ，因为那么两个相等的char将错误地比较不等。 生成的机器代码必须告诉处理器使用一些只查看最低有效8位的字节宽度操作。 有些架构有这样的东西，因此生成代码可能更容易，这些代码将内存中的char表示转换为寄存器中的完整32位值（符号扩展，如果它们是有符号的）。

这实际上取决于给定目标处理器的方便和高效。

Answer 6

在x86上，子寄存器有各自的硬件名称。 eax的下半部分是al。 你甚至可以在同一个寄存器上分配2个字符：eax是[16位| 啊| 人]。 所以有可能通过al / ah / bl / bh来处理字符等等都有高位垃圾。 但是gcc更喜欢执行非常奇怪的事情：

char foo(char c) {
    return c+(char)1;
}

gcc -O2-m32 -S：

foo:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    movzbl  8(%ebp), %eax
    popl    %ebp
    addl    $1, %eax
    movsbl  %al,%eax
    ret

movzbl表示用零扩展，movsbl表示用符号位扩展。

第一次将输入扩展为0，然后执行+1，然后使用低字节（al）符号位扩展结果（eax）。 所以它使用零/符号位扩展。 对于unsigned char，零离开值相同，对于signed char，则为sign位。