cmp 汇编指令如何设置标志（X86_64 GNU Linux）

Question

这是一个简单的 C 程序：

void main()
{
       unsigned char number1 = 4;
       unsigned char number2 = 5;

       if (number1 < number2)
       {
               number1 = 0;
       }
}

所以我们在这里比较两个数字。在汇编中，它将使用 cmp 完成。 cmp 的工作原理是从一个操作数中减去另一个操作数。

现在cmp如何减去操作数？它是从第二个操作数中减去第一个操作数还是相反？无论如何，这应该是这样的：

案例#1：

4 - 5 = (0000 0100 - 0000 0101) = (0000 0100 + 1111 1010 + 1) = (0000 0100 + 1111 1011)

= 1111 1111 = -1

所以因为符号位 = 1 所以 SF 应该是 1.

没有进位，所以CF应该=0。

案例 # 2：

5 - 4 = (0000 0101 - 0000 0100) = (0000 0101 + 1111 1011 + 1)

= (0000 0101 + 1111 1100) = 1 0000 0001

所以在这里，CF应该是=1

因为结果是肯定的，SF 应该是 = 0

现在我编译运行程序（linux x86_64、gcc、gdb），在 cmp 指令后放置一个断点以查看寄存器状态。

在 cmp 后命中断点：

Breakpoint 2, 0x0000000000400509 in main ()
(gdb) disassemble
Dump of assembler code for function main:
   0x00000000004004f6 <+0>:     push   %rbp
   0x00000000004004f7 <+1>:     mov    %rsp,%rbp
   0x00000000004004fa <+4>:     movb   [=13=]x4,-0x2(%rbp)
   0x00000000004004fe <+8>:     movb   [=13=]x5,-0x1(%rbp)
   0x0000000000400502 <+12>:    movzbl -0x2(%rbp),%eax
   0x0000000000400506 <+16>:    cmp    -0x1(%rbp),%al
=> 0x0000000000400509 <+19>:    jae    0x40050f <main+25>
   0x000000000040050b <+21>:    movb   [=13=]x0,-0x2(%rbp)
   0x000000000040050f <+25>:    pop    %rbp
   0x0000000000400510 <+26>:    retq
End of assembler dump.

执行完 cmp 后的寄存器转储：

(gdb) info reg
rax            0x4  4
rbx            0x0  0
rcx            0x0  0
rdx            0x7fffffffe608   140737488348680
rsi            0x7fffffffe5f8   140737488348664
rdi            0x1  1
rbp            0x7fffffffe510   0x7fffffffe510
rsp            0x7fffffffe510   0x7fffffffe510
r8             0x7ffff7dd4dd0   140737351863760
r9             0x7ffff7de99d0   140737351948752
r10            0x833    2099
r11            0x7ffff7a2f950   140737348041040
r12            0x400400 4195328
r13            0x7fffffffe5f0   140737488348656
r14            0x0  0
r15            0x0  0
rip            0x400509 0x400509 <main+19>
eflags         0x297    [ CF PF AF SF IF ]
cs             0x33 51
ss             0x2b 43
ds             0x0  0
es             0x0  0
fs             0x0  0
gs             0x0  0
(gdb)

所以我们可以看到，执行完cmp后，CF=1，SF=1。

因此实际结果标志 (CF=1 & SF=1) 不等于我们在

中计算的标志

案例 # 1 (CF=0 & SF=1) 或案例 # 2 (CF=1 & SF=0)

那是怎么回事？ cmp 实际上是如何设置标志的？

Answer 1

CMP的运作
CMP 执行减法但不存储结果。
因此，对标志的影响在以下之间完全相同：

cmp eax,ecx
sub eax,ecx

根据 documentation：

Operation
temp ← SRC1 − SignExtend(SRC2);
ModifyStatusFlags; (* Modify status flags in the same manner as the SUB instruction*)
Flags Affected
The CF, OF, SF, ZF, AF, and PF flags are set according to the result.

旗帜效果
因此，以下标志会受到影响：

Assume result = op1 - op2

CF - 1 if unsigned op2 > unsigned op1
OF - 1 if sign bit of OP1 != sign bit of result
SF - 1 if MSB (aka sign bit) of result = 1
ZF - 1 if Result = 0 (i.e. op1=op2)
AF - 1 if Carry in the low nibble of result
PF - 1 if Parity of Least significant byte is even

我建议你在这里阅读 OF 和 CF：http://teaching.idallen.com/dat2343/10f/notes/040_overflow.txt

操作数的顺序
我看到您喜欢痛苦，并且正在使用称为 ATT 语法的 x86 程序集的 braindead 变体。
在这种情况下，您需要考虑

CMP %EAX, %ECX  =>  result for the flags = ECX - EAX
CMP OP2, OP1    =   flags = OP1 - OP2

而英特尔语法是

CMP ECX, EAX    =>  result for the flags = ECX - EAX
CMP OP1, OP2    =>  flags = OP1 - OP2

您可以使用以下命令指示 gdb 向您显示 Intel 语法：set disassembly-flavor intel

Answer 2

我想我现在明白了。这就是我的想法（借用标志已设置）

4 - 5

1st operand = 4 = 0000 0100
2nd operand = 5 = 0000 0101

So we have to perform

      1st operand
    - 2nd operand
    --------------


      7654 3210 <-- Bit number
      0000 0100
    - 0000 0101
    ------------

Lets start.

Bit 0 of 1st operand = 0
Bit 0 of 2nd operand = 1

so

  0
- 1 
 ===
  ?

要做到这一点，

让我们从第一个操作数的第0位左边借一个1。

所以我们看到第一个操作数的位 2 是 1。

当第 2 位 = 1 时，表示 4。

我们知道4可以写成2+2，所以我们可以把4写成两个2

      7654 3210 <-- Bit number
             1
             1         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------

所以在上面的步骤中，我们将第一个操作数的位 4 写为两个 2（两个 1 在第一个操作数的位 2 之上。）

我们又知道，一个 2 可以写成两个 1。所以我们从第一个操作数的第 1 位借一个 1，然后在第一个操作数的第 0 位写两个 1。

      7654 3210 <-- Bit number
              1
             11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------

现在我们准备对位 0 和位 1 执行减法。

      7654 3210 <-- Bit number
              1
             11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

所以在解决了 bit 0 和 bit 1 之后，让我们看看 bit 2。

我们又遇到了同样的问题。

第一个操作数的位 2 = 0

第二个操作数的位 2 = 1

为此，让我们从第一个操作数的第 2 位左侧借一个 1。

    8 7654 3210 <-- Bit number
              1
             11         
    1 0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

现在你看，第一个操作数的第8位是1，我们借用了这个1。

在这个阶段，将设置进位标志。所以CF=1.

现在，如果第 8 位为 1，则表示 256。

256 = 128 + 128

如果第7位为1，则表示128，我们可以改写为

    8 7654 3210 <-- Bit number
      1       1
      1      11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
       1      1
      11     11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
        1     1
      111    11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
         1    1
      1111   11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
           1  1
      1111 1 11         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

如前所述，我们可以将其重写为：

    8 7654 3210 <-- Bit number
            1 1
      1111 1111         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
             11

终于可以解决这个问题了

从上面的所有内容中减去第二个操作数将得到

    8 7654 3210 <-- Bit number
            1 1
      1111 1111         
      0000 0000
    - 0000 0101
    ------------
      1111 1111


So result = 1111 1111

注意，结果中的符号位 = 位 7 = 1

因此将设置标志标志。即SF=1

因此 SF=1，CF=1 在 4 - 5

cmp 汇编指令如何设置标志（X86_64 GNU Linux）

How cmp assembly instruction sets flags (X86_64 GNU Linux)

assembly

x86-64

att

案例#1：

案例 # 2：

在 cmp 后命中断点：

执行完 cmp 后的寄存器转储：