深刻理解计算机系统（3.4）------算术和逻辑操做

　　上一篇博客  咱们介绍了几种数据传送指令，包括MOV,MOVS,MOVZ,PUSH和POP等，理解起来也不算难。本篇博客咱们来接着看汇编语言的算术与逻辑运算指令，算术无非就是加减乘除，而逻辑运算也就是与或非，移位等操做。下面这张图是汇编里面的算术和逻辑操做：

　　

　　上面除了 leal（加载有效地址）指令一般用来执行简单的算术操做，其他的指令都是标准的一元或者二元操做，下面咱们分别来介绍这几个指令操做。

 

一、leal 指令

　　leal 指令也称为加载有效地址（load effective address）指令，它其实是 movl 指令的变形。它的指令形式是从存储器读数据到寄存器，但实际上它根本没有引用存储器。

　　它的第一个操做数看上去是一个存储器引用，但该指令并非从指定的位置读取数据，而是将有效地址写入到目的操做数，相似于 C 语言的取地址操做符“&”。另外就是做普通的算术运算。

　　leal  当即数，寄存器

　　这类指令就是将当即数装载至寄存器，好比 leal $0x01,%eax  这种状况下 和 movl $0x01,%eax 的效果是等价的

　　leal  地址，寄存器

　　leal指令的做用是将地址加载到寄存器，对于leal S，D而言，就是实现了 &S –> D 的功能

　　leal   S, D    结果是&S -> D

　　movl  S,D   结果是S -> D

　　通用的操做咱们就不讲了，这里讲一下取地址操做，好比对于leal 4(%edx,%edx,4),%eax这条指令来说，咱们假设%edx寄存器的值为x的话，那么这条指令的做用就是将 4 + x + 4x = 5x + 4赋给%eax寄存器。它和mov指令的区别就在于，假设是movl 4(%edx,%edx,4),%eax这个指令，它的做用是将内存地址为5x+4的内存区域的值赋给%eax寄存器，而leal指令只是将5x+4这个地址赋给目的操做数%eax而已，它并不对存储器进行引用的值的计算。

 　　为了更好的表示这条指令的效果，这里简单的画个图来表示这一过程。咱们假设下图是执行指令以前，寄存器和存储器的状态。

　　下面的几幅图均引用：http://www.cnblogs.com/zuoxiaolong/p/computer16.html 我的以为解释的很是形象。

　　

　　能够看到，此时在存储器中，地址为5x+4的区域的值为1000。那么此时如果进行movl 4(%edx,%edx,4),%eax操做，很显然，%eax的值应该为1000，也就是下图。

　　

　　可是若是进行leal 4(%edx,%edx,4),%eax操做的话，%eax的值就不是1000了，由于leal指令不会去取存储器当中的值，所以寄存器%eax的值应该是5x+4。

　　

　　试想一下，假若在地址为5x+4的位置存储的是变量i，那么其实这条指令就至关于&i操做，这也就是C语言当中的&取地址操做的汇编级作法。

　　此外，它还能够简单的描述普通的算术操做，好比假如寄存器 %edx 的值为 x，那么指令 leal 7 (%edx,%edx,4），%eax。 这表示的意思是设置寄存器 %eax 的值为 7+x+4x=5x+7。这里的leal指令根本与有效地址无关，可是须要注意的是目的操做数必须是寄存器。

二、INC、DEC、NEG、NOT 指令 

　　这四个指令的格式以下：

　　

　　这四个指令都是一元操做，即它们都只有一个操做数，便是源也是目的。这个操做数能够是寄存器，也能够是存储器。

　　好比： incl (%esp)  会使栈顶的 4 字节元素加 1。能够联想到 C 语言的自增（++）或者自减（--）

 

三、ADD、SUB、IMUL、XOR、OR、AND 指令

　　这一组指令格式以下：

　　

　　它们都是二元操做，其中第二个操做数便是源又是目的，咱们能够联想到 C 语言的 x += y。

　　第一个操做数能够是当即数、寄存器或存储器，第二个操做数能够是寄存器或存储器位置。不过和 movl 指令同样，两个操做数不能同时是存储器位置。

 

四、SAL、SHL、SAR、SHR 指令

　　移位操做，指令格式以下：

　　

　　第一个操做数是移位量，SAL 和 SHL 都是左移指令，效果是同样的，移动几位，右边补上几位0；右移指令不一样，算术右移 SAR 是补上符号位，即右边的第一位；逻辑右移 SHR 是补上 0 。

　　移位的目的操做数能够是一个寄存器或是一个存储器位置。