汇编循环遍历寄存器值的每一位

Posted 2023-02-16

【中文标题】汇编循环遍历寄存器值的每一位

【英文标题】：Assembly Loop Through Each Bit of Register Value

【发布时间】：2016-10-03 02:35:07

【问题描述】：

我有一个寄存器 $t0 ，其中存储了一些整数。例如，假设我将整数 1100 存储到它。这个值的二进制表示是 0000010001001100。当然，对于 32 位寄存器，它可以扩展到 32 位，但这很容易做到。

我正在尝试在汇编中实现一个循环，该循环遍历寄存器值的每一位并检查它是 1 还是 0。如何做到这一点？

也许我误解了寄存器的性质。据我了解，寄存器存储一个 32 位数字，是吗？这是否意味着每个位都存储在特定地址？

我曾尝试对寄存器使用移位并检查该位，但失败了。我还查看了 lb 命令，但这会加载字节，而不是位。那么人会怎么做呢？

【参考方案1】：

一些基础知识：

大多数（全部？）移位指令将位移出进位标志

大多数（所有？）CPU 都有一个分支命令，用于跳转到设置进位标志的位置

结合这些，您可以执行以下操作：

load register1,< the value to be tested >
load register2, 0

Lrepeat:
    compare register1 with 0
    jump if zero Lexit

    shift right register1
    jump no carry Lskip
    increase register2 
Lskip:
    jump Lrepeat

Lexit:                      ; when you end up here, your register2
                            ; holds the count of bit register1 had set

仍然可以进行一些优化：

Lrepeat:
    compare register1 with 0
    jump if zero Lexit
    shift right register1
    jump no carry Lskip       <-- note: here you jump ...
    increase register2 
Lskip:
    jump Lrepeat              <-- ... to jump again!
Lexit:

=====>

Lrepeat:
    compare register1 with 0
    jump if zero Lexit
    shift right register1
    jump no carry Lrepeat     <-- so you can optimize it this way
    increase register2 
Lskip:
    jump Lrepeat             
Lexit:

有些 CPU 有“加进位”指令， 例如6502：

ADC register,value      ; register = register + value + Carry flag

这可以用来避免分支（条件跳转），通过在每个循环的 register2 中添加 0（当然还有进位）

    shift right register1
    add with carry register2,0   ; may look weird, but this adds a 
                                 ; 1 if the carry is set, which is
                                 ; exactly what we want here
    jump Lrepeat

请注意，您不需要知道寄存器大小！您只需循环直到寄存器为 1，这可以为您节省大量时间，例如如果您的值类似于 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1001

【讨论】：

我正在使用 MIPS。这个好像没有进位标志？对？或者我错过了什么。此外，在循环 Lrepeat 下，您说“将寄存器 1 与 0 进行比较”。如果寄存器 1 有一些值（比如 1450，当然转换为二进制），那么寄存器与 0 相比是什么值？我认为这样做的目的是找到 1，但那将如何工作？

哦，我想你混合了一些东西，我还不够清楚。 "jump if zero"

MIPS 没有标志。它有像BEQ reg1, reg2, target 或BGEZ reg, target 这样的指令来比较大于零和分支。 mrc.uidaho.edu/mrc/people/jff/digital/MIPSir.html。所以我猜你会andi $t0, $t1, 0x1 设置$t0 = $t1 的低位，然后你可以分支。 （有一个架构零寄存器，所以你可以beq $t0, $0, low_bit_zero）

【参考方案2】：

在任何处理器上，设置一个循环来计算寄存器中的位数，在本例中为 32。每次通过循环时，将感兴趣的寄存器与 1 相加。然后将结果添加到累加器中，然后最后转移寄存器。这给了你设置的位数。

确切的指令因处理器而异。要循环，您通常会设置一个标签，递减一个计数器，然后执行一条名为 branch_not_equal_to 零的指令（BNZ、BNEQ0 类似）。 and 的名称类似于 AND、ANDI（和立即数）。 ADD 可能是 ADD、ADC（带进位相加）。移位类似于 ASR（算术右移）LSR（逻辑右移），您可能必须将其传递 1 才能表示仅移动一个位置。但是所有处理器都允许您以这种方式读取寄存器位。

【讨论】：

@Malcom McLean AND 有什么作用？编辑：我已经编辑了这个问题。我的意思是问什么并且没有添加我道歉

将两个数字相加。通常是两个寄存器。

@Malcom McLean 我已经编辑了我的评论，请看一下

AND 意味着 0 0 = 1, 1,0 = 0, 0,1 = 0, 1,1 = 1。所以如果 a 和 b 都是 1，你只会得到 1。你这样做寄存器中每个位的操作。一种重要的用途是屏蔽位。在这里，我们与 1 只得到最后一位。 r1 = r2 AND 1 如果 r2 的最后一位清零，则将 r1 设置为 0，如果设置了，则设置为 1。所有其他位必须为零。

有没有推荐的教程/链接来更好地理解汇编？我理解 AND（我理解使用 AND 来检查每一位，但不是你所说的 AND 只得到最后一位......）的作用，但正如你提到的，我在它的应用程序中迷失了方向。我相信这更多是由于我对组装的新手理解而不是您的解释。尽管如此，您的帮助仍然受到赞赏。谢谢

【参考方案3】：

将要迭代的寄存器表示为 R0。因此，例如，最低有效位是R0= 1011 0101。

2) 使用第二个清除寄存器R1=0000 0001。

3) AND R1 和 R0 然后右移 R0（所以下一次迭代检查 R0 的下一位）。

4) 将R3 设为以 1 递增的第三个寄存器 IF AND 运算结果为 1（即，您在 R0 中遇到 1）。 ELSE，再次循环检查R0中的下一位。

您可以通过递减循环计数器来遍历整个 32 位或您选择的长度。