cmp汇编指令如何设置标志（X86_64 GNU Linux）

Question

这是一个简单的C程序：

void main()
{
       unsigned char number1 = 4;
       unsigned char number2 = 5;

       if (number1 < number2)
       {
               number1 = 0;
       }
}

所以我们在这里比较两个数字。 在汇编中，它将使用cmp完成。 cmp通过从其他操作数减去一个操作数来工作。

现在cmp如何减去操作数？ 是从第二个减去第一个操作数还是反之？ 在任何情况下，这应该是这样的：

情况1：

4 - 5 =（0000 0100 - 0000 0101）=（0000 0100 + 1111 1010 + 1）=（0000 0100 + 1111 1011）

= 1111 1111 = -1

因此，由于符号位= 1所以SF应为1。

没有进位，所以CF应该= 0。

案例＃2：

5 - 4 =（0000 0101 - 0000 0100）=（0000 0101 + 1111 1011 + 1）

=（0000 0101 + 1111 1100）= 1 0000 0001

所以在这里，CF应该是= 1

由于结果为正，SF应为= 0

现在我编译并运行程序（linux x86_64，gcc，gdb），在cmp指令之后放置一个断点来查看寄存器状态。

cmp后命中断点：

Breakpoint 2, 0x0000000000400509 in main ()
(gdb) disassemble
Dump of assembler code for function main:
   0x00000000004004f6 <+0>:     push   %rbp
   0x00000000004004f7 <+1>:     mov    %rsp,%rbp
   0x00000000004004fa <+4>:     movb   $0x4,-0x2(%rbp)
   0x00000000004004fe <+8>:     movb   $0x5,-0x1(%rbp)
   0x0000000000400502 <+12>:    movzbl -0x2(%rbp),%eax
   0x0000000000400506 <+16>:    cmp    -0x1(%rbp),%al
=> 0x0000000000400509 <+19>:    jae    0x40050f <main+25>
   0x000000000040050b <+21>:    movb   $0x0,-0x2(%rbp)
   0x000000000040050f <+25>:    pop    %rbp
   0x0000000000400510 <+26>:    retq
End of assembler dump.

执行cmp后注册转储：

(gdb) info reg
rax            0x4  4
rbx            0x0  0
rcx            0x0  0
rdx            0x7fffffffe608   140737488348680
rsi            0x7fffffffe5f8   140737488348664
rdi            0x1  1
rbp            0x7fffffffe510   0x7fffffffe510
rsp            0x7fffffffe510   0x7fffffffe510
r8             0x7ffff7dd4dd0   140737351863760
r9             0x7ffff7de99d0   140737351948752
r10            0x833    2099
r11            0x7ffff7a2f950   140737348041040
r12            0x400400 4195328
r13            0x7fffffffe5f0   140737488348656
r14            0x0  0
r15            0x0  0
rip            0x400509 0x400509 <main+19>
eflags         0x297    [ CF PF AF SF IF ]
cs             0x33 51
ss             0x2b 43
ds             0x0  0
es             0x0  0
fs             0x0  0
gs             0x0  0
(gdb)

所以我们可以看到在执行cmp之后，CF = 1，SF = 1。

因此实际结果标志（CF = 1和SF = 1）不等于我们计算的标志

案例＃1（CF = 0＆SF = 1）或案例＃2（CF = 1＆SF = 0）

什么事发生呢？ cmp实际上是如何设置标志的？

Answer 1

CMP的运作
CMP执行减法但不存储结果。
因此，对标志的影响完全相同：

cmp eax,ecx
sub eax,ecx

根据文件 ：

手术
temp←SRC1 - SignExtend（SRC2）;
ModifyStatusFlags; （*以与SUB指令相同的方式修改状态标志*）
受影响的旗帜
根据结果​​设置CF，OF，SF，ZF，AF和PF标志。

对旗帜的影响
所以以下标志会受到影响：

Assume result = op1 - op2

CF - 1 if unsigned op2 > unsigned op1
OF - 1 if sign bit of OP1 != sign bit of result
SF - 1 if MSB (aka sign bit) of result = 1
ZF - 1 if Result = 0 (i.e. op1=op2)
AF - 1 if Carry in the low nibble of result
PF - 1 if Parity of Least significant byte is even

我建议你在这里阅读OF和CF： http ： //teaching.idallen.com/dat2343/10f/notes/040_overflow.txt

操作数的顺序
我看到你喜欢疼痛，并且正在使用名为ATT-syntax的x86程序集的braindead变体。
在这种情况下，您需要考虑到这一点

CMP %EAX, %ECX  =>  result for the flags = ECX - EAX
CMP OP2, OP1    =   flags = OP1 - OP2

而英特尔的语法是

CMP ECX, EAX    =>  result for the flags = ECX - EAX
CMP OP1, OP2    =>  flags = OP1 - OP2

您可以使用以下命令指示gdb向您显示Intel语法： set disassembly-flavor intel

Answer 2

我想我现在明白了。 这就是我认为的方式（借旗设置）

4 - 5

1st operand = 4 = 0000 0100
2nd operand = 5 = 0000 0101

So we have to perform

      1st operand
    - 2nd operand
    --------------


      7654 3210 <-- Bit number
      0000 0100
    - 0000 0101
    ------------

Lets start.

Bit 0 of 1st operand = 0
Bit 0 of 2nd operand = 1

so

  0
- 1 
 ===
  ?

去做这个，

让我们从第一个操作数的第0位左侧借一个1。

所以我们看到第一个操作数的第2位是1。

当位2 = 1时，表示4。

我们知道我们可以把4写成2 + 2.所以我们可以写4作为两个2。

      7654 3210 <-- Bit number
             1
             1         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------

所以在上面的步骤中，我们将第一个操作数的第4位写为两个2（第一个操作数的第2位顶部的两个1）。

现在我们再次知道，2可以写成两个1。 所以我们从第一个操作数的第1位借一个1，在第一个操作数的第0位写两个1。

      7654 3210 <-- Bit number
              1
             11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------

现在我们准备在第0位和第1位执行减法。

      7654 3210 <-- Bit number
              1
             11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

因此在解决了位0和位1后，让我们看看第2位。

我们再次看到同样的问题。

第1个操作数的第2位= 0

第2个操作数的第2位= 1

为此，让我们从第一个操作数的第2位左侧借一个1。

    8 7654 3210 <-- Bit number
              1
             11         
    1 0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

现在你看，第一个操作数的第8位是1.我们借了这个1。

在此阶段，将设置进位标志。 所以CF = 1。

现在，如果第8位为1，则表示256。

256 = 128 + 128

如果第7位为1，则表示128.我们可以重写为

    8 7654 3210 <-- Bit number
      1       1
      1      11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
       1      1
      11     11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
        1     1
      111    11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
         1    1
      1111   11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
           1  1
      1111 1 11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
            1 1
      1111 1111         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

最后我们可以解决这个问题。

从上面的所有中减去第二个操作数将给出

    8 7654 3210 <-- Bit number
            1 1
      1111 1111         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
      1111 1111


So result = 1111 1111

注意，结果中的符号位=位7 = 1

所以将设置标志标志。 即SF = 1

因此SF = 1，在4-5之后CF = 1