Question

我有一个大学监督分配，在汇编程序中编写一个函数，

将采用三个32位无符号数a，b，d和

返回结果（a * b）/ d

此功能的c声明是：

unsigned int muldiv(const unsigned int a, 
                    const unsigned int b, 
                    const unsigned int d);

请注意，我们希望确保不会发生不必要的上溢或下溢。例如，

如果a = 2 ^ 31，b = 2 ^ 31，d = 2 ^ 31，

答案应该是2 ^ 31，尽管a * b会溢出。（见下面的更多说明）

现在我在c中编写了一个简单的函数，然后将其编译为机器代码，然后反汇编回汇编代码，最后删除了一些不必要的指令。

我的最后一段汇编代码是：

muldiv:
    imulq   %rsi, %rax
    xorl    %edx, %edx
    divq    %rcx
    ret

在编译为可执行代码并在多个测试用例上进行检查时有效。但是，我没有正确理解，此代码中发生了什么。

因此，任何人都可以解释为什么这段代码有效（或者可能没有？），特别是：

为什么 divq％rcx 指令只使用一个寄存器？我假设这是分区部分，那么它如何知道要使用哪个两个参数？
怎么知道当我从另一个地方调用muldiv时，参数a，b和d存储在寄存器％rsi /％rax / e.t.c中，而不是其他地方？
为什么 xorl％edx，％edx 是必要的？删除后，我收到运行时错误。
如果机器只能运行32位数字，它如何仅使用一条指令对长长数字进行乘法运算？

溢出和下溢的澄清：此函数应返回结果，就像我们在无符号64位数上操作一样。 c中的代码如下：

// NOTE: when compiled to assembly code, I removed A LOT of instructions,
// but it still works
unsigned int muldiv(const unsigned int a, 
    const unsigned int b, 
    const unsigned int d) {

    const unsigned long long la = a;
    const unsigned long long lb = b;
    const unsigned long long ld = d;

    const unsigned long long ab = la * lb;
    const unsigned long long ab_over_d = ab / ld;
    return (unsigned int) ab_over_d;
}

当以这种方式打电话时它起作用了：

#include "muldiv.h"

int main(void) { 
   unsigned int a = (1 << 31);
   unsigned int b = (1 << 31);
   unsigned int d = (1 << 31);

   unsigned int result = muldiv(a, b, d);
   printf("%u\n", result);  // prints (1 << 31), which is correct.

   return 0;
}

Answer 1

我害怕这是一个部分答案，当我有片刻（工作电话！）时，我需要再次查看它，但希望有所帮助： -

为什么divq％rcx指令只使用一个寄存器？我假设这是除法部分，那么它如何知道使用哪两个参数呢？

http://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-software-developer-instruction-set-reference-manual-325383.pdf 卷。 2A 3-257

将无符号值除以AX，DX：AX，EDX：EAX或RDX：RAX中的值   通过源操作数（除数）注册（被除数）并存储   导致AX（AH：AL），DX：AX，EDX：EAX或RDX：RAX寄存器。该   源操作数可以是通用寄存器或存储器位置。   该指令的操作取决于操作数大小   （被除数/除数）。使用64位操作数的除法仅适用于   64位模式。

非整数结果被截断（切断）为0。   其余部分总是小于除数。溢出   用#DE（除错误）异常表示，而不是用   CF标志

怎么知道当我从另一个地方调用muldiv时，参数a，b和d存储在寄存器％rsi /％rax / etc中，而不是其他地方？

这是编译器和环境特定的。您需要查找适合您环境的ABI： What is Application Binary Interface (ABI)?

为什么需要xorl％edx，％edx？删除后，我收到运行时错误。

将DX寄存器归零。

如果机器只能在32位数字上运行，它如何仅使用一条指令对长长数字进行乘法运算？

RAX寄存器是64位寄存器。那么为什么你认为这台机器运行的是32位数？也许您的测试用例需要扩展？

Answer 2

为什么divq％rcx指令只使用一个寄存器？我假设这是除法部分，那么它如何知道使用哪两个参数？

它使用来自寄存器对rdx:rax的隐式128位被除数。有关操作的说明，请参阅指令集参考。

怎么知道当我从另一个地方调用muldiv时，参数a，b和d存储在寄存器％rsi /％rax / e.t.c中，不是别的什么地方？

由调用约定定义的那个。有关摘要，请参阅wikipedia。

为什么需要xorl％edx，％edx？删除后，我收到运行时错误。

见上文第1点。 rdx他的红利是64位，所以应该清除无符号除法。

如何仅使用一个长长数字进行乘法运算指令，如果机器只能运行32位数字？

您使用64位模式，因此不正确。此外，mul和div指令具有双倍宽度的风格，因此您甚至可以在64位模式下获得128位版本，在32位模式下获得64位版本。再次，请参阅指令集参考。

linux汇编程序如何乘以和除以64位数？

2 个答案: