從C語言到彙編（二）位運算

從C語言到彙編（二）算術運算

存儲程序式計算機以二進制來表示數據和指令。所以，我們可以對二進制位進行一些操作。
這些操作包括了與(&)，或(|)，異或(^)，取反(~)，算術左移(<<)，邏輯左移(<<)，算術右移(>>)，邏輯右移(>>)。
與

與運算	0	1
0	0	0
1	0	1

可以用與操作來屏蔽某些位。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int a=100;
	int b=0xfffffff0;
	int c=a&b;   //相當於a減去a%16的值
	printf("value=%d\n",c);
	
	c=a&0xfffffff0;
	printf("value=%d\n",c);
	
	return 0;
}

彙編代碼

.section .rodata
	.LC0:.string "value=%d\n"
.text
.global main

main:
	pushl %ebp
	movl %esp,%ebp
	
	subl $12,%esp
	movl $100,-4(%ebp);a
	movl $0xfffffff0,-8(%ebp);b
	movl -4(%ebp),%eax
	andl -8(%ebp),%eax
	movl %eax,-12(%ebp);c
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl -4(%ebp),%eax
	andl $0xfffffff0,%eax
	movl %eax,-12(%ebp)
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl $0,%eax
	leave
	ret

movl $100,-4(%ebp) 將a賦值爲100，movl $0xfffffff0,-8(%ebp) 將b賦值爲0xfffffff0，movl -4(%ebp),%eax 賦值a爲%eax，andl -8(%ebp),%eax b與%eax（a）的值相與，並將結果放入%eax中，movl %eax,-12(%ebp) 將與的結果放入c中。
andl $0xfffffff0,%eax 將0xfffffff0與%eax相與，並將結果放入%eax中。
用到的指令有

指令	效果	描述
AND S,D	D<-D&S	與

或

或運算	0	1
0	0	1
1	1	1

可以用於設置某些位。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int a=0xfffffff0;
	int b=0xe;
	int c=a|b;   //相當於a減去a%16的值
	printf("value=%d\n",c);
	
	c=a|0xe;
	printf("value=%d\n",c);
	
	return 0;
}

彙編代碼

.section .rodata
	.LC0:.string "value=%d\n"
.text
.global main

main:
	pushl %ebp
	movl %esp,%ebp
	
	subl $12,%esp
	movl $0xfffffff0,-4(%ebp);a
	movl $0xe,-8(%ebp);b
	movl -4(%ebp),%eax
	orl -8(%ebp),%eax
	movl %eax,-12(%ebp);c
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl -4(%ebp),%eax
	orl $0xe,%eax
	movl %eax,-12(%ebp)
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl $0,%eax
	leave
	ret

movl $0xfffffff0,-4(%ebp) 賦值a爲0xfffffff0，movl $0xe,-8(%ebp) 賦值b爲0xe，movl -4(%ebp),%eax 將a放入%eax中。orl -8(%ebp),%eax a與b相或，結果放入%eax中。movl %eax,-12(%ebp) 結果放入c中。
orl $0xe,%eax 將%eax與0xe相或，結果放入%eax中。
用到的指令有

指令	效果	描述
OR S,D	D<-D	S

異或

異或運算	0	1
0	0	1
1	1	0

可以用異或操作來翻轉某些位。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int a=100;
	int b=100;
	int c=a^b;   //相當於a減去a%16的值
	printf("value=%d\n",c);
	
	c=a^100;
	printf("value=%d\n",c);
	
	return 0;
}

彙編代碼

.section .rodata
	.LC0:.string "value=%d\n"
.text
.global main

main:
	pushl %ebp
	movl %esp,%ebp
	
	subl $12,%esp
	movl $100,-4(%ebp);a
	movl $100,-8(%ebp);b
	movl -4(%ebp),%eax
	xorl -8(%ebp),%eax
	movl %eax,-12(%ebp);c
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl -4(%ebp),%eax
	xorl $100,%eax
	movl %eax,-12(%ebp)
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl $0,%eax
	leave
	ret

movl $100,-4(%ebp) 賦值a爲100，movl $100,-8(%ebp) 賦值b爲100，movl -4(%ebp),%eax 將a放入%eax中。xorl -8(%ebp),%eax a與b相異或，結果放入%eax中。movl %eax,-12(%ebp) 結果放入c中。
xorl $100,%eax 將%eax與100相異或，結果放入%eax中。
用到的指令有

指令	效果	描述
XOR S,D	D<-D^S	異或

取反

取反運算	0	1
	1	0

可以用取反獲取原值各位取反的結果，例如0x1的取反結果爲0xfffffffe。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int a=0x55555555;
	int b=~a;   //相當於a減去a%16的值
	printf("value=%d\n",b);
	
	return 0;
}

彙編代碼

.section .rodata
	.LC0:.string "value=%d\n"
.text
.global main

main:
	pushl %ebp
	movl %esp,%ebp
	
	subl $8,%esp
	movl $0x55555555,-4(%ebp);a
	movl -4(%ebp),%eax
	notl %eax
	movl %eax,-8(%ebp);b
	
	pushl -8(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp

	movl $0,%eax
	leave
	ret

subl $8,%esp 申請了8個字節，用於存放a,b。movl $0x55555555,-4(%ebp) 將0x55555555賦值給a，movl -4(%ebp),%eax 將a的值賦值給%eax，notl %eax 取反%eax，movl %eax,-8(%ebp) 將取反的結果放入b中。
用到的指令有

指令	效果	描述
NOT D	D<-~D	取反

算術左移和邏輯左移
向左移動二進制位。如 0xf << 4=0xf0。算術左移和邏輯左移的效果是相同的，可以相互替換。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int a=0xf;
	int b=4;
	int c=a<<b;
	printf("value=%d\n",c);
	
	c=a<<4;
	printf("value=%d\n",c);
}

彙編代碼

.section .rodata
	.LC0:.string "value=%d\n"
.text
.global main

main:
	pushl %ebp
	movl %esp,%ebp
	
	subl $12,%esp
	movl $0xf,-4(%ebp);a
	movl $4,-8(%ebp);b
	movl -4(%ebp),%eax
	movl -8(%ebp),%ecx
	shll %lc,%eax
	movl %eax,-12(%ebp);c
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl -4(%ebp),%eax
	shll $4,%eax
	movl %eax,-12(%ebp)
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl $0,%eax
	leave
	ret

movl $0xf,-4(%ebp) 將0xf賦值給a，movl $4,-8(%ebp) 4放入b中，movl -4(%ebp),%eax a放入%eax中，movl -8(%ebp),%ecx b放入%ecx中，shll %lc,%eax左移%cl位，這裏是4位，將左移結果放入%eax中，movl %eax,-12(%ebp) 將%eax結果放入c中。
shll $4,%eax 將%eax中的值左移4位並放入%eax中。
指令有

指令	效果	描述
SAL k,D	D<-D<<k	算術左移
SHL k,D	D<-D<<k	邏輯左移

偏移量可以是立即數，或是放入%cl中的值。

算術右移
向右移動二進制位。右邊添加符號位。有符號數用算術右移，無符號數用邏輯右移。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int a=0xf0;
	int b=4;
	int c=a>>b;
	printf("value=%d\n",c);
	
	c=a>>4;
	printf("value=%d\n",c);
}

彙編代碼

.section .rodata
	.LC0:.string "value=%d\n"
.text
.global main

main:
	pushl %ebp
	movl %esp,%ebp
	
	subl $12,%esp
	movl $0xf0,-4(%ebp);a
	movl $4,-8(%ebp);b
	movl -4(%ebp),%eax
	movl -8(%ebp),%ecx
	sarl %lc,%eax
	movl %eax,-12(%ebp);c
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl -4(%ebp),%eax
	sarl $4,%eax
	movl %eax,-12(%ebp)
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl $0,%eax
	leave
	ret

sarl %lc,%eax sarl $4,%eax 算術右移
指令有

指令	效果	描述
SAR k,D	D<-D>>k	算術右移

邏輯右移
向右移動二進制位。右邊添加0。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	unsigned int a=0xf;
	unsigned int b=4;
	unsigned int c=a<<b;
	printf("value=%d\n",c);
	
	c=a<<4;
	printf("value=%d\n",c);
}

彙編代碼

.section .rodata
	.LC0:.string "value=%d\n"
.text
.global main

main:
	pushl %ebp
	movl %esp,%ebp
	
	subl $12,%esp
	movl $0x0,-4(%ebp);a
	movl $4,-8(%ebp);b
	movl -4(%ebp),%eax
	movl -8(%ebp),%ecx
	shrl %lc,%eax
	movl %eax,-12(%ebp);c
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl -4(%ebp),%eax
	shrl $4,%eax
	movl %eax,-12(%ebp)
	
	pushl -12(%ebp)
	pushl $.LC0
	call printf
	addl $8,%esp
	
	movl $0,%eax
	leave
	ret

shrl %lc,%eax shrl $4,%eax 算術右移
指令有

指令	效果	描述
SHR k,D	D<-D>>k	邏輯右移