x86 中的 BEXTR 指令是如何工作的

Posted 2023-02-19

【中文标题】x86 中的 BEXTR 指令是如何工作的

【英文标题】：How does the BEXTR instruction in x86 work

【发布时间】：2022-01-09 11:50:38

【问题描述】：

正如标题中提到的，我在 x86 程序集上遇到了 BEXTR（位提取）指令，但我似乎无法理解它是如何工作的。

在网上找了一段时间后，我什至发现了一个假定的 C 等效 (src >> start) & ((1 << len) -1)，我似乎也无法理解。

谁能向我解释 BEXTR 指令的工作原理？比特是如何提取的？

【问题讨论】：

这个公式几乎说明了它的作用。它从start 开始提取源的length 位。

如果您不理解移位和掩码等价物，也许英特尔手册的位范围表示法会有所帮助：felixcloutier.com/x86/bextr。但实际上你应该学习基本的位操作，比如 2 的幂减一 => 位掩码。有关介绍，请参阅catonmat.net/low-level-bit-hacks。

【参考方案1】：

比特是如何提取的？

我们真的不需要知道这些位是如何提取的，因为这可能因实现而异。我们只需要知道提取了哪些位。

一般来说，位域是位域之前和之后可能被不需要的位包围的连续位集。因此，我们的想法是删除那些不需要的位，并将感兴趣的位域的顺序位移动到右对齐。

C 公式分解成如下组件：

首先，src >> start 将位 start 移动到位位置 0，有效地右对齐感兴趣的位字段。这既将感兴趣的位域移动到正确的右对齐位置，也消除了不感兴趣的较低位（重要性较低的位，即低于所需的位域）。

剩下要做的就是从length 上方去除任何不需要的位。为此，该公式创建了我们所说的掩码。首先，1<<len 通过将 1（2 的最低幂）向左移动来生成 2 的幂。因此，数字看起来像 1 后跟 len 零个数（例如，对于 len=3，然后是 ..001000）。从 2 的幂中减去 1 会得到一个连续 1 的掩码（例如 001000-1=000111），这里的计数为 len 位为 1。该掩码应用于移位结果，以删除不在感兴趣的位字段中的任何不需要的高位（具有较高重要性的位）。

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C 中的另一种方法是左移左对齐位域，然后右移右对齐位域。这种移位消除了任何不需要的高位和低位，同时使位域右对齐，因为这是最后一次移位。这种方法还可以提取有符号和无符号位字段，方法是进行右移算术与逻辑运算。

【参考方案2】：

图片可能会有所帮助。假设起始位为 5，长度为 9。那么如果我们有

Input : 11010010001110101010110011011010 = 0xd23aacda
                          |-------|
                              \
                               \
                                \
                                 v
                               |-------|
Output: 00000000000000000000000101100110 = 0x00000166

所需的位块进入输出的最低有效位，输出的其余位变为 0。