汇编语⾔（五）——算术运算类指令
汇编语⾔（五）—— 算术运算类指令
算术运算类指令
状态标志是处理器的基本标志，⼀⽅⾯作为加减运算和逻辑运算的辅助结果，另⼀⽅⾯可以构成各种条件，实现程序分⽀。五个基本的状态标志分别为进位标志CF、溢出标志OF、零标志ZF、符号标志SF和奇偶标志PF。
算术运算对数据进⾏加减乘除，是基本的数据处理⽅法，加减运算有“和”或“差”的结果的同时，还有进借位、溢出等状态标志是结果的
⼀部分。
进位和溢出标志
汇编语言结束指令处理器按照⽆符号整数求得结果，设置进位标志CF、溢出标志OF。汇编程序员在计算⽆符号数时，应关⼼进位标志；在计算有符号数时，应关注溢出标志。
进位标志CF(Carry Flag)
当加减法运算结果的最⾼有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置为1，即 CF = 1；否则 CF = 0。
1. 针对⽆符号整数，判断加减结果是否超出表达范围（⽆符号整数的表达范围：N位⽆符号整数的表达范围位0 -1，如8位⽆符号整数的表达范围为0 255，16位⽆符号整数的表达范围为0 65535，32位⽆符号整数的表达范围位0-1）。
2. 有进位时，加上进位或借位后运算结果仍然正确。
; ⽆进位， CF = 0
; 8 位 2进制 两位 16 进制 10 进制
00111010 3A 58
+ 01111100 + 7C + 124
= 10110110 = B6 = 182
; 有进位， CF = 1
; 8 位 2进制 两位 16 进制 10 进制
10101010 AA 170
+ 01111100 + 7C + 124
= 100100110 = 126 = 294 = 256 + 38 ; 结果为低位部分，即 38
溢出标志OF(Overflow Flag)
有符号数加减结果有溢出，则OF = 1；否则 OF = 0。
∼2N ∼∼∼232
1. 针对有符号整数，判断加减结果是否超出表达范围（有符号整数（补码）的表达范围：N位有符号整数的表达范围位- -
1，如8位有符号整数的表达范围为-128 127，16位有符号整数的表达范围为-32768 32767，32位有符号整数的表达范围位-1）。
① 异号加法时，结果⼀定不会溢出；
② 同号加法时，结果同号则未溢出，结果异号则溢出。
③ 计算机只会加法运算，减法运算将被转换为加法运算。
④ 同号减法 = 异号加法，⼀定不会溢出；
⑤ 异号减法 = 同号加法，若结果与减数符号相同则溢出（e.g. 正 - 负 = 正 + 正 = 负；负 - 正 = 负 + 负 = 正），否则未溢出（e.g.正 - 负 = 正 + 正 = 正；负 - 正 = 负 + 负 = 负）。
2. 有溢出时，运算结果已经不正确。
; 有溢出， OF = 1
; 8 位 2进制 两位 16 进制 10 进制
00111010 3A 58
+ 01111100 + 7C + 124
= 10110110 = B6 = 182 ; 182 > 127 溢出，结果错误
; ⽆溢出， OF = 0
; 8 位 2进制 两位 16 进制 10 进制
10101010 AA -86
+ 01111100 + 7C + 124
= 100100110 = 126 = 38 ; -128 < 38 < 127 ，结果38
零标志、符号标志和奇偶标志
零标志ZF(Zero Flag)
若运算结果为0，则ZF = 1；否则ZF = 0。
; 8 位 2 进制数相加：结果不是 0 ， ZF = 0
00111010 + 01111100 = 10110110
; 8 位 2 进制数相加：结果是 0 ， ZF = 1
10000100 + 01111100 = [1]0000000 ; [1] 进位， CF = 1 ，0000000 结果
符号标志SF(Sign Flag)
运算结果最⾼位（即符号位）为1，则SF = 1；否则SF = 0。
; 8 位 2 进制数相加：最⾼位 = 1 ， SF = 1
00111010 + 01111100 = 10110110
; 8 位 2 进制数相加：最⾼位 = 0 ， SF = 0
10000100 + 01111100 = [1]0000000 ; [1] 进位， CF = 1 ，0000000 结果
奇偶标志PF(Parity Flag)
当运算结果最低字节（低⼋位）中“1”得个数为零或偶数时，PF = 1；否则PF = 0。
;
8 位 2 进制数相加：“ 1 ” 的个数为 5 ， PF = 0
00111010 + 01111100 = 10110110
; 8 位 2 进制数相加：“ 1 ” 的个数为 0 ， PF = 1
10000100 + 01111100 = [1]0000000 ; [1] 进位， CF = 1 ，0000000 结果
加减运算结果对状态标志的影响
; 8 位加法运算及结果 CF OF ZF SF PF
00111010 + 01111100 = [0]10110110 0 1 0 1 0 ; 正(0) + 正(0) = 负(1) OF = 1
10101010 + 01111100 = [1]00100110 1 0 0 0 0 ; 负(1) + 正(0) OF = 0
10000100 + 01111100 = [1]00000000 1 0 1 0 1 ; 负(1) + 正(0) OF = 0
影响状态标志的指令
2N −1∼2N −1∼∼231∼231
需要关注的影响状态标志的主要指令：加减运算指令、逻辑运算指令、移位指令等。
只⽤于影响状态标志的特殊指令：
① ⽐较指令CMP：进⾏减法运算，⽤于判断两个数据⼤⼩是否相等；
② 测试指令TEST：进⾏逻辑与运算，⽤于判断某位为0或为1等。
ADD指令
加法指令主要有三条：① 加法指令 ADD；② 带进位加法指令 ADC；③ 增量指令 INC。
1. ADD、ADC指令均按定义影响全部状态标志位，只有INC指令不影响进位标志CF。
2. 加法指令ADD：\add dest, src ; 把⽬的操作数加上源操作数，将“和”送到⽬的操作数。
add reg, imm/reg/mem ; reg <- reg + imm/reg/mem
add mem, imm/reg ; mem <- mem + imm/reg
3. 加法指令ADD按照定义影响5个状态标志位，⽀持8位、16位和32位的数据运算，两个操作数不能同时是内存单元。
; e.g.
mov eax, 0aaff7348H
add al, 27H ; 8 位加法， 48H + 27H = 6FH -> eax = aaff736fH
; 6FH -> 01101111 -> OF = 0, SF = 0, ZF = 0, PF = 1, CF = 0
add ax, 3fffH ; 16 位加法， 736FH + 3FFFH = B36EH -> eax = aaffb36eH
; B36EH -> 10110011 01101110
; -> OF = 1, SF = 1, ZF = 0, PF = 0, CF = 0
add eax, 88000000H ; 32 位加法， aaffb36eH + 8800000H = 32ffb36eH(eax)
; 32FFB36EH -> 00110010 11111111 10110011 01101110
; -> OF = 1, SF = 0, ZF = 0, PF = 0, CF = 1
4. ⼤写字母转换为⼩写字母可以使⽤ADD。
add al, 20h ; 'a' - 'A' = 20H , al = 'A'
; 'A' - 41H, 'a' - 61H
; ⼩写 = ⼤写 + 20H
SUB指令
减法指令主要有5条：① 减法指令 SUB；② 带借位减法指令 SBB；③ 减量指令 DEG；④ 求补指令 NEG；⑤ ⽐较指令 CMP。
1. SUB、SBB、NEG、CMP指令均按定义影响全部状态标志位，只有DEC指令不影响CF标志。
2. 减法指令SUB(subtract)：sub dest, src ; 把⽬的操作数减去源操作数，将“差”送到⽬的操作数。
sub reg, imm/reg/mem ; reg <- reg - imm/reg/mem
sub mem, imm/reg ; mem <- mem - imm/reg
3. 减法指令SUB按照定义影响5个状态标志位，⽀持8位、16位和32位的数据运算，两个操作数不能同时是内存单元。
; e.g.
; 计算机中将减法转换为加法运算
mov eax, 0aaff7348H
sub al, 27H ; 8 位减法， 48H - 27H = 21H -> eax = aaff7321H
; 21H -> 00100001 -> OF = 0, SF = 0, ZF = 0, PF = 1, CF = 0
sub ax, 3fffH ; 16 位减法， 7321H - 3FFFH = 3322H -> eax = aaff3322H
; B36EH -> 00110011 00100010
; -> OF = 0, SF = 0, ZF = 0, PF = 1, CF = 0
sub eax, 0bb000000H ; 32 位减法， aaff3322H - bb00000H = efff3322H(eax)
; 32FFB36EH -> 11101111 11111111 00110011 00100010
; -> OF = 0, SF = 1, ZF = 0, PF = 1, CF = 1
4. ⼩写字母转换为⼤写字母可以使⽤SUB。
sub al, 20h ; 'a' - 'A' = 20H , al = 'a'
; 'A' - 41H, 'a' - 61H
; ⼤写 = ⼩写 - 20H
INC、DEC和NEG指令
增量指令INC(increment)
只有⼀个操作数（寄存器或存储单元），相当于⾼级语⾔中的i++。
1. 增量指令INC：inc dest ; 对操作数加⼀再将结果返回原处。
inc reg/mem ; 加 1 ： reg/mem <- reg/mem + 1
2. 增量指令INC⽤于计数器和地址指针的调整，不影响进位标志CF，影响其他状态标志位。
减量指令DEC(decrement)
只有⼀个操作数（寄存器或存储单元），相当于⾼级语⾔中的i- -。
1. 减量指令DEC：dec dest ; 对操作数减⼀再将结果返回原处。
dec reg/mem ; 减 1 ： reg/mem <- reg/mem - 1 ,
2. 减量指令DEC⽤于计数器和地址指针的调整，不影响进位标志CF，影响其他状态标志位。
INC和DEC⽤于指针调整和计数增减
; 字符串复制
.data
srcmsg byte 'Try your best, why not.', 0
dstmsg byte sizeof srcmsg dup(?) ; 申请字节空间
.code
mov ecx, lengthof srcmsg ; ECX = 字符个数，控制循环次数
mov esi, offset srcmsg ; 将 srcmsg 的⾸地址给 esi
; 即 esi 指向 srcmsg 的⾸地址位置
mov edi, offset dstmsg ; 将 dstmsg 的⾸地址给 edi
; 即 edi 指向 dstmsg 的⾸地址位置
again: mov al, [esi] ; 将源字符串 esi 所存地址处的字符送给 al
mov [edi], al ; 将 al 所存的字符送给 edi 所存的地址单元
inc esi ; esi + 1
inc edi ; edi + 1
loop again ; loop 循环指令， exc - 1 ，循环 ecx 个数
mov eax, offset dstmsg
call dispmsg
求补指令NEG(negative)
只有⼀个操作数（寄存器或存储单元）。
1. 求补指令NEG：neg dest ; 对操作数执⾏求补运算，即⽤0减去操作数。
neg reg/mem ; reg/mem <- 0 - reg/mem
2. 求补指令NEG⽤于对负数求补码或由补码求其绝对值，不影响进位标志CF，影响其他状态标志位。
NEG⽤于负数的求补运算
; 已知 100 的 8 位编码，求 -100 的 8 位补码
mov al, 64H ; al = 64H = 100
neg al ; al = 0 - 64H = 9CH = -100
; 9CH -> 10011100
; OF = 0, SF = 1, ZF = 0, PF = 1, CF = 1
;
已知 -100 的 32 位补码，求其绝对值，即 100
mov eax, 0ffffff9cH ; eax = ffffff9cH = -100
neg eax ; eax = 0 - ffffff9cH = 64H = 100
; 64H -> 01100100
; OF = 0, SF = 0, ZF = 0, PF = 0, CF = 1
参考
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