生成一个随机的 32 位数字以存储在 64 位寄存器中

Question

我想生成一个随机的 32 位数字。 我正在为此使用rdrand 。 但是，我遇到了一些问题。 由于数字不能超过 32 位，我正在执行rdrand eax 。 这是出现问题的地方：

• 我需要能够在 64 位寄存器中引用这个 32 位数字，因为我的代码库的其余部分使用 64 位寄存器。 我想我可以用自己的xor来清除rax ，然后只用rdrand eax加载它的一半。 然后我可以查看rax ，其中一半最多是 32 位数字，另一半被清除。

• 当我将rax与最大 32 位数字大小2147483647 进行比较时，我得到的结果非常不一致。 一半的时间，退出代码是 1，这意味着rax中的数字实际上小于 32 位。 但另一半时间我得到 0。这几乎就像eax的结果并不总是小于或等于2147483647 ，鉴于此文档所说，这是出乎意料的。

有谁知道我的思维过程出了什么问题？ 我很想知道。 （注意：我在 macOS 上使用 Clang 进行组装。）

    .global _main
    .text

# how to generate a 32-bit random number that is in rax?
_main:
    xor rax, rax  # clear the top half of the eax-rax register pair
    rdrand eax  # a 32-bit number in rax

    cmp rax, 2147483647
    jle smaller_than_32  # rax <= MAX_32_BIT
    xor rdi, rdi
    jmp end
    smaller_than_32:
        mov rdi, 1
    end:
        mov rax, 0x2000001
        syscall

Answer 1

2147483647或等效的0x7FFFFFFF是最大的有符号32 位数字。 rdrand eax可以把任何价值从0x00000000到0xFFFFFFFF在eax 。 对于如何处理此问题，您有几种选择：

1. 将其与4294967295或等效的0xFFFFFFFF （最大的 32 位无符号数）进行比较。
2. 执行cmp eax, 2147483647而不是cmp rax, 2147483647 。 由于jle对比较有符号整数的结果进行操作，这将导致您现在看到的2147483648到4294967295被解释为-2147483648到-1 。
3. 不要让rax的高 32 位始终为零，而是让它们与eax的符号位匹配（这称为符号扩展）。 您可以通过在movsx rax, eax之后rdrand eax执行movsx rax, eax来完成此操作。 这将导致rax保持一个介于-2147483648和2147483647之间的值，而不是介于0和4294967295之间。

如您所料，任何这些更改都会导致您的条件跳转始终被执行。 如果您希望rax最终介于0和4294967295之间，则选择选项 1 或 2。如果您希望rax最终介于-2147483648和2147483647 ，则选择选项 3。