生成一個隨機的 32 位數字以存儲在 64 位寄存器中

Question

我想生成一個隨機的 32 位數字。 我正在為此使用rdrand 。 但是，我遇到了一些問題。 由於數字不能超過 32 位，我正在執行rdrand eax 。 這是出現問題的地方：

• 我需要能夠在 64 位寄存器中引用這個 32 位數字，因為我的代碼庫的其余部分使用 64 位寄存器。 我想我可以用自己的xor來清除rax ，然后只用rdrand eax加載它的一半。 然后我可以查看rax ，其中一半最多是 32 位數字，另一半被清除。

• 當我將rax與最大 32 位數字大小2147483647 進行比較時，我得到的結果非常不一致。 一半的時間，退出代碼是 1，這意味着rax中的數字實際上小於 32 位。 但另一半時間我得到 0。這幾乎就像eax的結果並不總是小於或等於2147483647 ，鑒於此文檔所說，這是出乎意料的。

有誰知道我的思維過程出了什么問題？ 我很想知道。 （注意：我在 macOS 上使用 Clang 進行組裝。）

    .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是最大的有符號32 位數字。 rdrand eax可以把任何價值從0x00000000到0xFFFFFFFF在eax 。 對於如何處理此問題，您有幾種選擇：

1. 將其與4294967295或等效的0xFFFFFFFF （最大的 32 位無符號數）進行比較。
2. 執行cmp eax, 2147483647而不是cmp rax, 2147483647 。 由於jle對比較有符號整數的結果進行操作，這將導致您現在看到的2147483648到4294967295被解釋為-2147483648到-1 。
3. 不要讓rax的高 32 位始終為零，而是讓它們與eax的符號位匹配（這稱為符號擴展）。 您可以通過在movsx rax, eax之后rdrand eax執行movsx rax, eax來完成此操作。 這將導致rax保持一個介於-2147483648和2147483647之間的值，而不是介於0和4294967295之間。

如您所料，任何這些更改都會導致您的條件跳轉始終被執行。 如果您希望rax最終介於0和4294967295之間，則選擇選項 1 或 2。如果您希望rax最終介於-2147483648和2147483647 ，則選擇選項 3。