MIPS 汇编指令学习指令-abs

  mips 中求一个数的绝对值的指令：

abs  $d, $s   ​    ​    # $d =  $s>=0 ? $s  : -($s);

这条指令是mips编译器中的宏指令，其展开后的机器指令如下：

宏指令：abs  $d, $s   ​    ​    # $d =  $s>=0 ? $s  : -($s);

机器指令：

 ​    => sra $at, $s, 31​    ​    #assume it's mips32,  $at = $s<0 ? -1 : 0;

​    ​    ​   xor $d, $s, $at  ​     #  $d= $s xor $at ;

           subu $d, $d, $at    #  $d =  $d - $at; 

分析：该指令为求一个整数的的绝对值，若该整数是负数，其绝对值为其相反数；否则，为其本身。

对一个整数的二进制补码求其相反数的补码的方法是：对其各位（包括符号位）取反，末位加1；

对于异或 xor有这样的特性：设 Y 为一位二进制位（bit）， 则有

​    Y xor 0 = Y; 

​    Y xor 1 = ~Y;   //~Y 为 Y 的非，即对 Y 取反

​    Y xor Y = 0；

对一个32位整数 Z 的各位取反，即可通过使其异或（xor）一个32位全为 1的整数即 mips32中的-1的补码；

​    Z xor -1 = Z xor （11111111 11111111 11111111 11111111）= ～Z；

 

Z的相反数的补码： -Z = ～Z + 1 = （Z xor -1） + 1;

 

其实求一个整数的相反数的补码的另一种快捷的机器实现方法是：

          对该整数的各位从右往左（从低位到高位）扫描， 除最右边的零和第一个出现的1保持不变，其余的各位依次取反。

 

下面分析关于宏指令 ： abs $d, $s 机器指令的实现：

第一条机器指令：  sra $at, $s, 31; 

  通过算术右移指令sra，将 $s 右移 31 位，算术右移时带符号扩展的，其结果是$at寄存器中32位的每一位都和$s的符号位相同，即$at的32位要么全为1（if $s<0）， 要么全为0 (if $s >=0)；

 

第二条机器指令： xor $d, $s, $at;

有异或的特性可知，当$s<0时， $at=-1; $d = ~$s;  否则， $at=0, $d=$s;

 

第三条指令：  subu $d, $d, $at; 

当$s < 0 时  $at=-1，相当于对于负数求其相反数的加1操作；

当$s >= 0时， $at=0 , $d 保持不变。

 

可见，以上三条指令既能实现求一个负整数的绝对值，也能实现求一个正整数的的绝对值，而且其机器指令是一致。

note：对于mips64中abs 只须将 31 变为63即可实现同样的功能。

 

可见，上述机器指令设计的精巧。（了解各个指令的功能，写出通用的功能的简洁的代码，真的要下一番功夫！）