从汇编的角度理解程序（二）—— 分支和循环控制

从汇编的角度理解程序（二）—— 分支和循环控制

在上一节 从汇编的角度理解程序（一）—— 操作数据的指令流 中提到，程序其实就是按顺序执行的操作寄存器数据的指令流。

不过，按顺序执行的指令流是如何实现程序中常见的分支和循环功能的呢？

简单地说，就是有条件的跳转 —— 依据条件寄存器和跳转指令实现，非常类似 C 语言里面的 goto 。

一、如何基于跳转实现分支

分支有两种方式，一种是 if...else... 还一种是 switch...case。

if 的实现大致就是对表达式求值并设置条件寄存器，然后根据条件寄存器决定是不是要跳转。switch 的实现方式大致是根据所有 case 值的取值范围建立一个 array 作为跳转表，array 中每个元素是一种 case 的指令流的开始地址。以 switch 表达式的值作为下标在跳转表中获取要跳转到的位置。

1.1 if 分支

if 语句可以表述为：

    then-expr;

    else-expr;

在汇编中，指令流的逻辑顺序为：

    if (! expr): goto false;

    v = then-expr;

    goto done;

    v = else-expr;

    ...

也就是说，先对 test-expr 求值，根据情况决定是否跳到 else-expr 逻辑。

以一段程序来说明如下：

函数

( x, y){

long result;

if (x < y) result = y - x;

else result = x - y;

return result;

汇编

  compq %rsi, %rdi

  jge   .L2

  movq %rsi, %rax

  subq %rdi, %rax

  ret

  .L2

  movq %rdi, %rax

  subq %rsi, %rax

  ret

这种实现方式我们称之为条件控制—— 根据条件来跳转控制。从人的感官上非常容易理解它，但是它对 CPU 性能不那么友好。具体原因在于 CPU 使用指令流水线(PipeLine) 来加速执行速度。

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