將有符號數乘以無符號數時應該使用“mul”還是“imul”？

Question

我發現mul和imul都可用於將有符號數乘以無符號數。

例如：

global _start

section .data
    byteVariable DB -5

section .text
_start:

mov al, 2
imul BYTE [byteVariable]

您可以用mul替換imul ，結果仍然相同（ -10 ）。

將有符號數乘以無符號數時mul和imul是否完全相同，或者它們之間有區別嗎？

Answer 1

如評論中所述，上半部分不同。 如果您不關心上半部分，則可以使用mul或imul的所有形式（單操作數形式產生上半部分，但在這種情況下，您將忽略它）。

如果您確實關心上半部分，則mul和imul本身都imul ，因為它們只是將 unsigned*unsigned 和 signed*signed 相乘，但您可以很容易地修復它。

考慮有符號字節的位權重為 -128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1 而無符號字節的位權重為+ 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2 , 1. 所以你可以用有符號格式表示x的無符號值（我知道這很令人困惑，但這是我能做的最好的）作為x + 256 x_7 （其中x_7是x 7 位）。 最簡單的查看方法可能是拆分它： x + 2 * 128 * x_7 。 這里發生的事情是補償-128 權重，首先通過將第 7 位的值相加 128 次來刪除它，然后通過再次執行一直到 +128 權重，當然這可以一步完成。

無論如何，乘以由一些符號數y和工作出來給出256 x_7 y + xy ，其中xy是（雙寬度）的結果imul和256 x_7 y手段“添加y到上半如果的符號x是設置”，因此可能的實現是（未測試）

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

自然地，您可以對一個操作數進行符號擴展，對另一個操作數進行零擴展，並使用 16 位乘法（任意，因為上半部分與這種方式無關）。

Answer 2

標志的另一種行為。 對於 MUL：當進位改變上半部分時 OF=CF=1； 對於 IMUL：OF=CF=1 當進位改變低部分的符號位時（或僅在 2 或 3 個操作數形式的結果中改變符號位）

Answer 3

x86確實有一條將有符號字節乘以無符號字節的指令： SSSE3 pmaddubsw 。

您可以將其視為將一個操作數符號擴展到 16 位，將另一個操作數零擴展到 16 位，然后進行 NxN -> N 位乘法。 （對於每個 SIMD 元素）。

它還從相鄰字節水平添加成對的單詞產品，但如果您用零（ punpcklbw或pmovzxbw ）解壓縮輸入，那么您可以分別獲得每個產品。

當然，如果您有 SSE4.1，那么您可以只pmovsxbw一個輸入和pmovzxbw另一個輸入來提供常規的 16 位pmullw ，如果您不想添加對。

---

但是，如果您只想要一個標量結果， movsx / movzx來提供常規的非擴展imul reg, reg是您最好的選擇。

正如 Harold 指出的那樣， mul r/m和imul r/m加寬乘法以相同的方式處理它們的輸入，因此它們都不能工作（除非已知有符號輸入是非負的，或者已知無符號輸入沒有其高位設置，所以你可以把它們都一樣對待。）

mul 和 imul 還以不同方式設置 FLAGS：CF=OF= 完整結果是否適合下半部分。 （即完整結果是低半部分的零擴展或符號擴展）。 對於imul reg,r/m或imul reg, r/m, imm ，“低半部分”是目標 reg； 上半部分沒有寫在任何地方。