x86 汇编器：浮点比较

Posted 2023-02-19

【中文标题】x86 汇编器：浮点比较

【英文标题】：x86 assembler: floating point compare

【发布时间】：2011-10-26 19:34:23

【问题描述】：

作为编译器项目的一部分，我必须为 x86 编写 GNU 汇编代码来比较浮点值。我试图找到有关如何在线执行此操作的资源，并且据我了解它的工作原理如下：

假设我要比较的两个值是浮点堆栈上的唯一值，那么 fcomi 指令将比较这些值并设置 CPU 标志，以便 je、jne、@987654324 @, ... 指令可以使用。

我问是因为这有时只有效。例如：

.section    .data
msg:    .ascii "Hallo\n\0"
f1:     .float 10.0
f2:     .float 9.0

.globl main
    .type   main, @function
main:
    flds f1
    flds f2
    fcomi
    jg leb
    pushl $msg
    call printf
    addl $4, %esp
leb:
    pushl $0
    call exit

即使我认为应该打印“Hallo”也不会打印，如果你切换 f1 和 f2 它仍然不会，这是一个逻辑矛盾。 je 和 jne 但似乎工作正常。

我做错了什么？

PS：fcomip 是只弹出一个值还是同时弹出两个值？

【参考方案1】：

TL:DR：使用高于/低于条件（如无符号整数）来测试比较结果。

对于各种historical reasons（映射from FP status word to FLAGS via fcom / fstsw / sahf，fcomi（PPro 中的新功能）匹配），FP 比较集合 CF，而不是 OF / SF。另见http://www.ray.masmcode.com/tutorial/fpuchap7.htm

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这一切都来自 Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manuals的第2卷。

FCOMI 只设置CMP 所做的一些标志。您的代码有%st(0) == 9 和%st(1) == 10。 （因为它们被加载到堆栈上），参考第 2A 卷中第 3-348 页的表格，您可以看到这是“ST0 JG 的意思是“如果更大（ZF=0 和 SF=OF）则跳短”。换句话说，它正在测试符号、溢出和零标志，但FCOMI 没有设置符号或溢出！

根据你想跳的条件，你应该看看可能的比较结果，然后决定你想跳的时间。

+--------------------+---+---+---+ |比较结果 | Z |磷 | C | +--------------------+---+---+---+ | ST0 > ST(i) | 0 | 0 | 0 | | ST0

我制作了这张小桌子，以便更容易弄清楚：

+--------------+---+---+------+-------- ----------------+ |测试 | Z | C | Jcc |笔记 | +--------------+---+---+------+-------- ----------------+ | ST0 = ST(i) | X | 0 | JAE |只要CF清楚我们就很好| | ST0 > ST(i) | 0 | 0 | JA | CF和ZF都必须清楚 | +--------------+---+---+------+-------- ----------------+ 图例：X：不关心，0：清除，1：设置

换句话说，条件代码与使用无符号比较的条件代码相匹配。如果您使用的是FMOVcc，情况也是如此。

如果fcomi 的一个（或两个）操作数是NaN，则设置ZF=1 PF=1 CF=1。 （FP 比较有 4 种可能的结果：>、<、== 或无序）。如果您关心代码对 NaN 的作用，您可能需要额外的 jp 或 jnp。但并非总是如此：例如，ja 仅在 CF=0 且 ZF=0 时为真，因此在无序情况下将不取。如果你想让无序的case采用与下面相同或相等的执行路径，那么ja就是你所需要的。

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如果你想打印，你应该使用JA（即if (!(f2 > f1)) puts("hello"); ），如果你不想打印，你应该使用JBE（对应于if (!(f2 <= f1)) puts("hello"); ）。 （请注意，这可能有点令人困惑，因为我们只在不跳转时才打印）。

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关于您的第二个问题：默认情况下 fcomi 不会弹出任何内容。你想要它的近亲fcomip，它弹出%st0。您应该在使用后始终清除 fpu 寄存器堆栈，因此假设您希望打印消息，您的程序最终会像这样结束：

.section    .rodata
msg:    .ascii "Hallo\n\0"
f1:     .float 10.0
f2:     .float 9.0 

.globl main
    .type   main, @function
main:
    flds   f1
    flds   f2
    fcomip
    fstp   %st(0) # to clear stack
    ja     leb # won't jump, jbe will
    pushl  $msg
    call   printf
    addl   $4, %esp
leb:
    pushl  $0
    call   exit

【讨论】：

非常令人印象深刻的答案。杰出的。一个小评论：ja 的反义词是jbe，而不是jb。

@Ray Toal：你是绝对正确的。尽管在这种情况下没有任何区别，但我更改了示例，因为这样更有意义。