一文搞懂 ARM 64 系列: ADD(立即數版)

chaoguo1234發表於2024-11-15

彙編中，加法指令很重要，因為它是執行其他很多指令的基礎。

同時，加法指令也會影響NZCV標誌。有關NZCV的介紹，可以參看《一文搞懂 ARM 64 系列: ADC》。

ARM64彙編中，ADD指令有3種形式，這裡介紹第一種形式，也就是與立即數相加。

1 指令語法

ADD <Xd|SP>, <Xn|Sp>, #imm{, shift}

{}裡的內容表示是可選的。

shift表示LSL(邏輯左移)的位數，有2個取值，一個是0，一個是12。0是其預設值。

所謂LSL(邏輯左移)，是指將數值整體向左移動，低位補0。如果高位被移出去，直接丟棄。

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2 指令語義

整個指令就是將源暫存器<Xn|SP>，與立即數imm(如果有必要，需要進行LSL)相加，將結果寫入目的暫存器<Xd|SP>。

注意，這條指令不影響NZCV標誌。

(<Xd|SP>, _) = <Xn|Sp> + imm << shift

3 NZCV 如何受影響

雖然這條指令最終不影響NZCV標誌，但是搞清楚NZCV如何受影響，還是很有必要的。

1 將源暫存器的值<Xn|SP>和imm << shift都當成無符號整型數，兩數相加，得到一個無符號整型數的結果，記作u_result。此時計算時不考慮溢位:

<Xn|SP> = 0xffffffffffffffff // 64 bit 全 1
(imm << shift) = 1
u_result = 0xffffffffffffffff + 1 = 0x10000000000000000 // 2^64，而不是 0

2將源暫存器的值<Xn|SP>和imm << shift都當成有符號整型數，兩數相加，得到一個有符號整型數的結果，記作s_result。此時計算時不考慮溢位:

<Xn|SP> = 0xffffffffffffffff // 64 bit 全 1，此時當成 -1 看待
(imm << shift) = 0x8000000000000000 // 64 bit 最小負整數 -9223372036854775808
s_result = -1 + (-9223372036854775808) = -9223372036854775809 // 而不是 0x7fffffffffffffff

3 從u_result中取(63~0)共64bit，記作result;

4 如果result的最高位是1，那麼N = 1;

5 如果result = 0，那麼Z = 1;

6 如果把result當成無符號整型數，它的值等於u_result，那麼C = 0；如果不等於，那麼C = 1，也就是在進行加法運算時，發生了進位。

7 如果把result當成有符號整型數，它的值等於s_result，那麼V = 0；如果不等於，那麼V = 1，也就是說在進行加法運算，發生了溢位。

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