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彙程式設計式跳轉到c語言程式,彙編語言 跳轉指令與C語言的條件分支

跳轉指令

跳轉指令也是一個組的指令,稱為j組。其中jmp為無條件跳轉,其餘為條件跳轉

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上圖為j組指令,可結合條件碼通路指令加深了解

在機器指令水準上了解如何對跳轉指令編碼

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如上圖,通過反彙編軟體得到機器指令與彙編語言,其中左邊為機器指令編碼,右邊為對應彙編語言含義,最左邊為每條機器指令位址

jmp指令的對應機器指令有兩個位元組:eb表示這是jmp指令,03描述跳轉資訊。值得注意的是,跳轉指令進行編碼時,采用相對位置編碼,如03描述的就是偏移量

結合執行個體進行了解:在未執行jmp指令時,rip寄存器存儲的位址為4004d5(rip寄存器存放即将加載的指令位址);執行jmp指令後,rip寄存器的值改為新的目标位置位址,目标位置=原先位置+偏移量,在此例子中為4004d5+03=4004d8。jg指令同理

存放相對位置意義:可獲得更高靈活度,若存放絕對位址,配置設定位址可能改變;而相對位置一定不変

使用彙編語言的跳轉指令實作C語言的條件分支

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如上圖,左邊的程式可以通過上邊的指令翻譯成彙編指令

對上邊指令的了解:

control.c為輸入的檔案

-s表示把c語言程式翻譯為彙編指令

-og是一種程式優化形式。這種形式優化程度較低,但是是在不改變程式原有結構的前提下進行優化,故而能更加清楚的看到程式語言和彙編語言間的關系。在實際應用中,-o1、-o2優化程度更高,能更大程度提高程式性能,尤其-o2已經成為目前的主流标準。但是這兩種形式可能改變原有進階語言的語句結構,難以建立進階語言和彙編指令間的映射關系,故在學習中不采用

-fno-if-conversion告訴編譯器,在編譯時,不要把分支語句用條件傳輸指令去執行,而用跳轉指令執行。在早期X86處理器中,分支語句隻又跳轉指令表示,但後來又加入了條件傳輸指令,現在許多處理器用條件傳輸指令表示分支語句

使用條件資料傳輸指令實作條件分支

條件資料傳輸指令,先計算條件結果,然後根據條件結果的具體狀态,來決定是否把原操作數的值指派到目标操作數

和傳統mov指令相似,隻不過相當于在mov指令前需要判斷條件,若條件不符合要求,啥都不做;符合要求,進行指派

既然已經有了跳轉指令,為何要引入條件資料傳輸指令:跳轉指令存在性能問題。處理器體系結構中有流水線技術,可實作對于指令執行的加速。但流水線須執行對指令的預先讀取,預讀的通常政策是順序取址。若遇到跳轉指令,無法事先判斷是否進行跳轉,導緻跳轉指令對流水線指令的預取有破壞意義。盡管流水線做了大量工作來避免破壞性(如分支預測),但無論如何彌補,都可能導緻程式性能下降。而條件資料傳輸指令會預先将條件計算出來,然後判斷是否進行指派(即指派指令是否執行),進而避免了對流水線的破壞。盡管增加了計算量,但對流水線性能優化要高于計算性能的代價

結合執行個體

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指令就是跳轉指令去掉-fno-if-conversion

條件資料傳輸指令過程:

把一種情況的結果(x-y)先計算出來,放到rax寄存器;另一種同樣計算出來,放到rdx寄存器;然後比較x與y大小

比較大小時用到cmov指令組,與set指令組類似。如cmovle是在小于等于的情況下,将rdx指派給rax;大于則保持原狀。

條件資料傳輸指令可對性能進行很好的優化,但不是所有條件資料分支都可用條件語句表達,如下圖

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分支語句塊中包含非常重的計算,導緻計算開銷遠大于對流水線性能的優化

具有一些臨界風險情況。如取p指針指向位址的值的操作,必須在p不為0前提下進行。而條件資料傳輸指令會先将兩個結果計算出來,再做取舍。此時若p指針不存在,會報錯

計算中可能出現副作用,即使用變量互相間有關聯。兩種結果均會對x進行更新,若使用條件資料傳輸指令先計算結果的話,會使x值變化,與原邏輯不符

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