x86 汇编中的冲突符号：movsx 然后未签名 compare/branch？

Question

我对以下片段感到困惑：

movsx   ecx, [ebp+var_8] ; signed move
cmp     ecx, [ebp+arg_0]
jnb     short loc_401027 ; unsigned jump

这似乎有冲突。 Var_8 似乎是在它得到符号扩展的帐户上签名的。然而，jnb 暗示 var_8 没有在帐户上签名，它是一个未签名的比较。

那么，var_8 是有符号的还是无符号的？那么 arg_0 呢？

Answer 1

正如 Jester 所指出的，无符号比较可用于对有符号数字进行范围检查。例如，检查索引是否在 0 和某个限制之间的常见 C 表达式：

short idx = ...;
int limit = ...; // actually, it's called "arg_0" - is it a function's argument?
if (idx >= 0 && idx < limit)
{
    // do stuff
}

这里的idx，经过符号扩展后，是一个带符号的32位数字（int）。这个想法是，当将它与 limit 进行比较时，就好像它是无符号的一样，它会同时进行两个比较。

如果idx为正数，则"signed"或"unsigned"无所谓，所以unsigned 比较给出正确答案。
如果idx是负数，那么将其解释为无符号数会产生一个非常大的数（大于2³¹-1），所以在这种情况下，无符号比较也给出了正确答案。

所以一个无符号比较完成了两个有符号比较的工作。这仅在 limit 已签名且非负时有效。如果编译器可以证明它是非负的，它就会生成这样的优化代码。

另一种可能性是，如果初始 C 代码有问题并且它比较有符号和无符号。 C的一个有点令人惊讶的特性是，当一个有符号的变量与无符号的比较时，效果是无符号的比较。

short x = ...;
unsigned y = ...;

// Buggy code!
if (x < y) // has surprising behavior for e.g. x = -1
{
    // do stuff
}

if (x < (int)y) // better; still buggy if the casting could overflow
{
    // do stuff
}

Answer 2

分析答案的附录：

原则上在汇编层面上没有冲突。

计算机中的信息是以位编码的（一位=零或一），ecx是32位信息，没有别的。

无论您是否将最高位解释为符号，这取决于以下代码，即在汇编级别，使用 movsx 扩展值（以类似符号的方式）是完全合法的，即使如果您稍后将其解释为位掩码或无符号整数。

是否有逻辑层面的冲突取决于作者规划的功能。如果作者确实希望针对 arg_0 的测试在 var_8 为 "negative" 值且 arg_0 < 2³¹ 时不分支，则代码是正确的。

顺便说一句，反汇编缺少有关第一个参数大小的信息 movsx，因此生成此信息的反汇编工具令人困惑（否则它会好吗？请小心）。

So, is var_8 signed or unsigned? And what about arg_0?

var_8 是第一个也是最重要的内存地址，从那里使用 8 位或 16 位信息（从你的反汇编中不清楚，是哪一个） - 在 "signed" 方式。但是如果不探索完整的代码就很难说出更多关于 var_8 的信息，它甚至可能是 var_8 是 32 位无符号整数 "variable"，但出于某种原因作者决定只使用 sing-在第一个 movsx 中扩展其内容的低 16 位。 arg_0 然后用作 cmp 指令的无符号 32 位整数。

在汇编中，问题不在于 var_8 是有符号的还是无符号的，汇编中的问题是你有多少位信息，在哪里，以及以下代码对这些位的解释是什么.

这比 C 或其他高级编程语言有更多的自由，例如，如果你在内存中有四个字节的计数器，你知道它们每个都小于 200，你想先递增，然后最后一个，你可以这样做：

.data
counter1: db 13
counter2: db 6
counter3: db 34
counter4: db 17

.text
    ...
    ; increment first and last counter in one instruction
    ; overflow not-expected/handled, counters should to be < 200
    add  dword [counter1],0x01000001

现在（想象一下）在反汇编此类代码时，如果没有来自上述源的原始注释，您将如何解释？会变得棘手，如果你不从其他代码中理解 counter1-4 用作单独的字节计数器，这是速度优化以在单个指令中递增其中两个。

Answer 3

这可能是这样的范围检查的结果，下限不仅限于 0，还包括任何整数值

int8_t var_8 = ...;
if (LOWER_BOUND <= var_8 && var_8 <= UPPER_BOUND)

上面的表达式可以优化成

unsigned arg_0 = UPPER_BOUND - LOWER_BOUND;
if ((unsigned)(var_8 - LOWER_BOUND) <= arg_0)

和uint32_t arg_0 = UPPER_BOUND - LOWER_BOUND

这是 determine if an integer is between two integers (inclusive) with known sets of values 的技巧。

大多数现代编译器已经知道如何在边界为常量时进行此优化like this。例如，gcc 将为上面的第一个片段发出以下指令

    add     edi, -LOWER_BOUND 
    cmp     dil, UPPER_BOUND - LOWER_BOUND
    jbe     .L5

x86 汇编中的冲突符号：movsx 然后未签名 compare/branch？

Conflicting signs in x86 assembly: movsx then unsigned compare/branch?

assembly

x86

masm

micro-optimization

signedness