将有符号数乘以无符号数时应该使用“mul”还是“imul”？

Question

我发现mul和imul都可用于将有符号数乘以无符号数。

例如：

global _start

section .data
    byteVariable DB -5

section .text
_start:

mov al, 2
imul BYTE [byteVariable]

您可以用mul替换imul ，结果仍然相同（ -10 ）。

将有符号数乘以无符号数时mul和imul是否完全相同，或者它们之间有区别吗？

Answer 1

如评论中所述，上半部分不同。 如果您不关心上半部分，则可以使用mul或imul的所有形式（单操作数形式产生上半部分，但在这种情况下，您将忽略它）。

如果您确实关心上半部分，则mul和imul本身都imul ，因为它们只是将 unsigned*unsigned 和 signed*signed 相乘，但您可以很容易地修复它。

考虑有符号字节的位权重为 -128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1 而无符号字节的位权重为+ 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2 , 1. 所以你可以用有符号格式表示x的无符号值（我知道这很令人困惑，但这是我能做的最好的）作为x + 256 x_7 （其中x_7是x 7 位）。 最简单的查看方法可能是拆分它： x + 2 * 128 * x_7 。 这里发生的事情是补偿-128 权重，首先通过将第 7 位的值相加 128 次来删除它，然后通过再次执行一直到 +128 权重，当然这可以一步完成。

无论如何，乘以由一些符号数y和工作出来给出256 x_7 y + xy ，其中xy是（双宽度）的结果imul和256 x_7 y手段“添加y到上半如果的符号x是设置”，因此可能的实现是（未测试）

; al has some unsigned value
mov dl, al
sar dl, 7
and dl, [signedByte]
imul BYTE [signedByte]
add ah, dl

自然地，您可以对一个操作数进行符号扩展，对另一个操作数进行零扩展，并使用 16 位乘法（任意，因为上半部分与这种方式无关）。

Answer 2

标志的另一种行为。 对于 MUL：当进位改变上半部分时 OF=CF=1； 对于 IMUL：OF=CF=1 当进位改变低部分的符号位时（或仅在 2 或 3 个操作数形式的结果中改变符号位）

Answer 3

x86确实有一条将有符号字节乘以无符号字节的指令： SSSE3 pmaddubsw 。

您可以将其视为将一个操作数符号扩展到 16 位，将另一个操作数零扩展到 16 位，然后进行 NxN -> N 位乘法。 （对于每个 SIMD 元素）。

它还从相邻字节水平添加成对的单词产品，但如果您用零（ punpcklbw或pmovzxbw ）解压缩输入，那么您可以分别获得每个产品。

当然，如果您有 SSE4.1，那么您可以只pmovsxbw一个输入和pmovzxbw另一个输入来提供常规的 16 位pmullw ，如果您不想添加对。

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但是，如果您只想要一个标量结果， movsx / movzx来提供常规的非扩展imul reg, reg是您最好的选择。

正如 Harold 指出的那样， mul r/m和imul r/m加宽乘法以相同的方式处理它们的输入，因此它们都不能工作（除非已知有符号输入是非负的，或者已知无符号输入没有其高位设置，所以你可以把它们都一样对待。）

mul 和 imul 还以不同方式设置 FLAGS：CF=OF= 完整结果是否适合下半部分。 （即完整结果是低半部分的零扩展或符号扩展）。 对于imul reg,r/m或imul reg, r/m, imm ，“低半部分”是目标 reg； 上半部分没有写在任何地方。