讀取CF，PF，ZF，SF，OF

Question

我正在為自己的匯編語言編寫虛擬機，我希望能夠在執行諸如加法之類的操作時設置進位，奇偶校驗，零，符號和溢出標志，因為它們是在x86-64體系結構中設置的。

筆記：

• 我正在使用Microsoft Visual C ++ 2015和Intel C ++編譯器16.0
• 我正在編譯為Win64應用程序。
• 我的虛擬機（當前）僅對8位整數進行算術運算
• 我（目前）對其他標志（例如AF）不感興趣

我當前的解決方案使用以下功能：

void update_flags(uint16_t input)
{
    Registers::flags.carry = (input > UINT8_MAX);
    Registers::flags.zero = (input == 0);
    Registers::flags.sign = (input < 0);
    Registers::flags.overflow = (int16_t(input) > INT8_MAX || int16_t(input) < INT8_MIN);

    // I am assuming that overflow is handled by trunctation
    uint8_t input8 = uint8_t(input);
    // The parity flag
    int ones = 0;
    for (int i = 0; i < 8; ++i)
        if (input8 & (1 << i) != 0) ++ones;

    Registers::flags.parity = (ones % 2 == 0);
}

另外，我將使用以下方法：

uint8_t a, b;
update_flags(uint16_t(a) + uint16_t(b));
uint8_t c = a + b;

編輯：澄清一下，我想知道是否有一種更有效/更好的方法來做到這一點（例如，直接訪問RFLAGS）我的代碼也可能不適用於其他操作（例如乘法）

編輯2我現在將代碼更新為：

void update_flags(uint32_t result)
{
    Registers::flags.carry = (result > UINT8_MAX);
    Registers::flags.zero = (result == 0);
    Registers::flags.sign = (int32_t(result) < 0);
    Registers::flags.overflow = (int32_t(result) > INT8_MAX || int32_t(result) < INT8_MIN);
    Registers::flags.parity = (_mm_popcnt_u32(uint8_t(result)) % 2 == 0);
}

還有一個問題，我的進位標志代碼能否正常工作？，我也希望為減法期間發生的“借方”正確設置它。

注意：我正在虛擬化的匯編語言是我自己設計的，意味着很簡單，並且基於Intel x86-64（即Intel64）的實現，因此我希望這些標志的行為方式大致相同。

Answer 1

TL：DR ：使用惰性標志評估，請參見下文。

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input是一個奇怪的名字。 大多數ISA根據操作結果而不是輸入來更新標志。 您正在查看8位操作的16位結果，這是一種有趣的方法。 在C語言中，您應該只使用unsigned int ，它保證至少為uint16_t 。 它將在32位unsigned x86上編譯為更好的代碼。 16位運算符使用額外的前綴，並且可能導致部分寄存器變慢。

這可能有助於解決您指出的8bx8b-> 16b mul問題，具體取決於您要如何為正在仿真的體系結構中的mul指令定義標志更新。

我認為您的溢出檢測不正確。 請參閱x86標簽Wiki鏈接的本教程 ，了解其操作方法。

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這可能不會編譯為非常快的代碼，尤其是奇偶校驗標志。 您是否需要仿真/設計的ISA具有奇偶校驗標志？ 您從未說過您正在仿真x86，所以我認為這是您自己設計的某種玩具體系結構。

高效的仿真器（尤其是需要支持奇偶校驗標志的仿真器）可能會從某種惰性標志評估中受益匪淺。 保存一個值，您可以根據需要從中計算標志，但是在到達讀取標志的指令之前，實際上不進行任何計算。 大多數指令只寫標志而不讀標志，它們只是將uint16_t結果保存到架構狀態。 讀標志指令可以從保存的uint16_t僅計算所需的標志，也可以計算所有標志並以某種方式存儲。

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假設您無法使編譯器從結果中實際讀取PF ，則可以嘗試_mm_popcnt_u32((uint8_t)x) & 1 。 或者，對所有位進行水平異或運算：

x  = (x&0b00001111) ^ (x>>4)
x  = (x&0b00000011) ^ (x>>2)
PF = (x&0b00000001) ^ (x>>1)   // tweaking this to produce better asm is probably possible

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我懷疑任何主要的編譯器上的結果進可窺視孔-優化一束檢查LAHF + SETO al或PUSHF 。 例如，可以導致編譯器使用標志條件來檢測整數溢出以實現飽和加法 。 但是要弄清楚您想要所有標志，並實際上使用LAHF而不是一系列setcc指令，可能是不可能的。 何時可以使用LAHF ，編譯器將需要一個模式識別器，並且可能沒有人實現，因為用例非常少見。

沒有C / C ++方法可以直接訪問操作的標志結果，這使C成為實現此類目標的不佳選擇。 IDK（如果不是asm，則任何其他語言的確有標記結果）。

我希望您可以通過在asm中編寫部分仿真來獲得很多性能，但這將是特定於平台的。 更重要的是，還有很多工作要做。

Answer 2

我似乎已經解決了問題，方法是將參數更新參數拆分為一個未簽名和已簽名的結果，如下所示：

void update_flags(int16_t unsigned_result, int16_t signed_result)
{
    Registers::flags.zero = unsigned_result == 0;
    Registers::flags.sign = signed_result < 0;
    Registers::flags.carry = unsigned_result < 0 || unsigned_result > UINT8_MAX;
    Registers::flags.overflow = signed_result < INT8_MIN || signed_result > INT8_MAX
}

對於加法（對於帶符號和無符號的輸入都應產生正確的結果），我將執行以下操作：

int8_t a, b;
int16_t signed_result = int16_t(a) + int16_t(b);
int16_t unsigned_result = int16_t(uint8_t(a)) + int16_t(uint8_t(b));
update_flags(unsigned_result, signed_result);
int8_t c = a + b;

對於有符號乘法，我將執行以下操作：

int8_t a, b;
int16_t result = int16_t(a) * int16_t(b);
update_flags(result, result);
int8_t c = a * b;

以此類推，其他更新標志的操作

注意：這里我假設int16_t(a)符號擴展，而int16_t(uint8_t(a))零擴展。

我還決定不使用奇偶校驗標志，如果以后改變主意，我的_mm_popcnt_u32解決方案應該可以使用。

PS：感謝所有回答的人，它非常有幫助。 另外，如果任何人都可以在我的代碼中發現任何錯誤，將不勝感激。