x86 汇编器：浮点比较

Question

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，据我所知，它是这样工作的：

假设我要比较的两个值是浮点堆栈中唯一的值，那么

fcomi

指令将比较这些值并设置 CPU 标志，以便

je

、

jne

、

jl

...可以使用说明。

我在问，因为这只是有时有效。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

不会打印“Hallo”，即使我认为它应该，如果你切换 f1 和 f2 它仍然不会，这是一个逻辑矛盾。

je

和

jne

然而似乎工作正常。

我做错了什么？

PS：fcomip 是只弹出一个值还是同时弹出两个值？

Answer 1

TL:DR: 使用上面/下面的条件（比如无符号整数）来测试比较的结果.

由于各种历史原因（通过fcom

 / 

fstsw

 / 

sahf 将从FP状态字映射到FLAGS，其中

fcomi

（PPro中的新功能）匹配），FP比较集合CF，而不是OF / 顺丰。另见http://www.ray.masmcode.com/tutorial/fpuchap7.htm

现代 SSE/SSE2 标量与 FLAGS 进行比较 也遵循这个，使用 [u]

comiss

/

sd

。 （与 SIMD 比较不同，它有一个谓词作为指令的一部分，作为立即数，因为它们只为每个元素产生一个全零/全一结果，而不是一组标志。）

---

这一切都来自 Intel 64 和 IA-32 架构软件开发人员手册的第 2 卷。

FCOMI

仅设置

CMP

所做的一些标志。您的代码有

%st(0) == 9

和

%st(1) == 10

。 （因为它是一个堆栈，它们被加载到），参考第2A卷3-348页的表格你可以看到是这样的“ST0< ST(i)", so it will clear ZF and PF and set CF. Meanwhile on pg. 3-544 Vol. 2A you can read that

JG

意味着“如果更大则跳空（ZF = 0和SF = OF)”。换句话说，它正在测试符号、溢出和零标志，但是

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，然后决定你什么时候跳。

+--------------------+---+---+---+
|比较结果 | Z |磷 |丙 |
+--------------------+---+---+---+
| ST0 > ST(i) | 0 | 0 | 0 |
| ST0< ST(i)        | 0 | 0 | 1 |
| ST0 = ST(i)        | 1 | 0 | 0 |
| unordered          | 1 | 1 | 1 |  one or both operands were NaN.
+--------------------+---+---+---+

我制作了这张小桌子，以便更容易理解：

+------------+---+---+-----+-------------------- ------------------+
|测试 | Z |丙 |联合会 |备注 |
+--------------+---+---+-----+------------------ --------------+
| ST0 < ST(i)  | X | 1 | JB  | ZF will never be set when CF = 1   |
| ST0 <= ST(i) | 1 | 1 | JBE | Either ZF or CF is ok              |
| ST0 == ST(i) | 1 | X | JE  | CF will never be set in this case  |
| ST0 != ST(i) | 0 | X | JNE |                                    |
| ST0 >= ST(i) | × | 0 |杰 |只要CF清楚我们就好 |
| ST0 > ST(i) | 0 | 0 |贾| 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

FMOVcc

.

，情况也是如此

如果

fcomi

的一个（或两个）操作数是NaN，它设置

ZF=1 PF=1 CF=1

。 （FP 比较有 4 种可能的结果：

>

、

<

、

==

或无序）。如果你关心你的代码对 NaN 做了什么，你可能需要额外的

jp

或

jnp

。但并非总是如此：例如，

ja

仅在 CF=0 且 ZF=0 时为真，因此在无序情况下不会被采用。如果您希望无序案例采用与 below 或 equal 相同的执行路径，那么

ja

就是您所需要的。

---

在这里你应该使用

JA

如果你想要它打印（即

if (!(f2 > f1)) { puts("hello"); }

）和

JBE

如果你不这样做（对应于

if (!(f2 <= f1)) { puts("hello"); }

）。 （注意这可能有点混乱，因为我们只在不跳转的情况下打印）。

---

关于你的第二个问题：默认情况下

fcomi

不会弹出任何东西。你想要它的近亲

fcomip

弹出

%st0

。您应该始终在使用后清除 fpu 寄存器堆栈，因此假设您想要打印消息，所有程序最终都会像这样结束：

.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