结合实例分析arm指令集中的adds指令与arm内嵌汇编

qq截图进来的图全部丢失了。。。。。。。。郁闷。。。。。。

以下是ffmpege0.11.1源码中的一个函数，稍微做了点修改

注意：编译器我arm-linux-gcc4.4.1，其他的编译器请读者自行验证

static av_always_inline av_const int32_t av_clipl_int32_arm(int64_t a)

{
int x, y;
#ifndef MELIS
__asm__ ("adds %1, %R2, %Q2, lsr #31 \n\t"
"itet ne \n\t" //反汇编之后发现该条指令不起作用，可以删除
"mvnne %1, #1<<31 \n\t"
"moveq %0, %Q2 \n\t"
"eorne %0, %1, %R2, asr #31 \n\t"
: "=r"(x), "=&r"(y) : "r"(a):"cc");
#else
__asm__
{
adds y, (((int*) &a)[1]), (((unsigned*) &a)[0]), lsr #31
mvnne y, #1<<31
moveq x, (((unsigned*) &a)[0])
eorne x, y, (((int*) &a)[1]), asr #31
}
#endif
return x;

}

分析：

__asm__是内嵌汇编的标志，这个不多说。

%0表示x，%1表示y，%2表示a，%R2表示a的高32位，%Q2表示a的低32位。

%R2表示a的高32位，%Q2表示a的低32位是怎么来的呢？

查看编写测试程序查看反汇编代码，测试程序如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
long long int a=0x2200LL; //用long long int a=0x110022002200LL测试会发现输出结果是0x7fffffff，请读者自行测试
printf("0x%x\n", av_clipl_int32_arm(a));
return 0;
}

在linux下用arm-linux-gcc反汇编，反汇编的关键代码如下：

000083ec <av_clipl_int32_arm>:
83ec: e92d0810 push {r4, fp}
83f0: e28db004 add fp, sp, #4
83f4: e24dd010 sub sp, sp, #16
83f8: e50b0014 str r0, [fp, #-20]
83fc: e50b1010 str r1, [fp, #-16]
8400: e24b4014 sub r4, fp, #20
8404: e8940018 ldm r4, {r3, r4}
8408: e0942fa3 adds r2, r4, r3, lsr #31
840c: 13e02102 mvnne r2, #-2147483648; 0x80000000
8410: 01a03003 moveq r3, r3
8414: 10223fc4 eorne r3, r2, r4, asr #31
8418: e50b300c str r3, [fp, #-12]
841c: e50b2008 str r2, [fp, #-8]
8420: e51b300c ldr r3, [fp, #-12]
8424: e1a00003 mov r0, r3
8428: e24bd004 sub sp, fp, #4
842c: e8bd0810 pop {r4, fp}
8430: e12fff1e bx lr

00008434 <main>:
8434: e92d4810 push {r4, fp, lr}
8438: e28db008 add fp, sp, #8
843c: e24dd00c sub sp, sp, #12
8440: e3a03c22 mov r3, #8704; 0x2200
8444: e3a04000 mov r4, #0
8448: e50b3014 str r3, [fp, #-20]
844c: e50b4010 str r4, [fp, #-16]
8450: e59f402c ldr r4, [pc, #44]; 8484 <main+0x50>
8454: e24b1014 sub r1, fp, #20
8458: e8910003 ldm r1, {r0, r1}
845c: ebffffe2 bl 83ec <av_clipl_int32_arm>
8460: e1a03000 mov r3, r0
8464: e1a00004 mov r0, r4
8468: e1a01003 mov r1, r3
846c: ebffffae bl 832c <_init+0x48>
8470: e3a03000 mov r3, #0
8474: e1a00003 mov r0, r3
8478: e24bd008 sub sp, fp, #8
847c: e8bd4810 pop {r4, fp, lr}
8480: e12fff1e bx lr
8484: 0000850c .word 0x0000850c

根据代码画出函数的栈帧结构图：设sp的初始地址为0x2400000c

push {r4, fp, lr}-----r4，fp，lr依次入栈：那么栈指针sp指向0x24000000，sp、fp指针值应该是系统分配

add fp, sp, #8------fp

sub sp, sp, #12-----sp下移12byte，留出3个空位

mov r3, #8704; 0x2200 ----r3=0x2200

mov r4, #0 ----r4=0x0

str r3, [fp, #-20] -------将r3的值0x2200存到fp-20字节（fp下移五格）内存处

str r4, [fp, #-16] ----r4=0x0的值存到fp下移4格的内存处

注意：从这里就可以看出来arm-linux-gcc 4.4.1编译器处理器对64位数据结构的处理，用两个连续的32位的寄存器进行存放，低地址的寄存器存低32位数据，高地址的寄存器存高32位数据。

ldr r4, [pc, #44]; 8484 <main+0x50> ----将0x8484内存单元的值赋给r4，r4=0x850c

sub r1, fp, #20 ------------------------r1变成了指针，指向fp-20内存单元

ldm r1, {r0, r1} ------------------------将r1指向的内存单元0x24000000-12开始的连续8个字节内存单元数据依次赋值给r0，r1

此时在看看源码就更清楚了，64字节的a变量，分别用r0，r1来存放。

bl 83ec <av_clipl_int32_arm> ---跳转到子函数

画出子函数的栈帧：

push {r4, fp} ---保存main函数的fp指针=0x24000008

add fp, sp, #4 ------fp上移四个字节

sub sp, sp, #16------sp给函数形参空出栈空间

str r0, [fp, #-20]-----将r0的值0x2200存到内存空间0x24000000-12-24处

str r1, [fp, #-16]-----将r1的值0x0存到内存空间
sub r4, fp, #20 -----r4指向r0所在的内存地址
ldm r4, {r3, r4} -----也就是将r0，r1的值分别赋值给r3，r4那么r3=0x2200，r4=0x0

adds r2, r4, r3, lsr #31 ------此时r3，r4分别等于r0，r1，也即是0x2200逻辑右移31位（为0），0+0=0，由于加了s标志，那么cpu的状态寄存器将改变，计算结果r2为0将设置z标志位，于是eq条件成立。接下来的mvnne和eorne指令将不会运行，只有moveq运行。
840c: 13e02102 mvnne r2, #-2147483648; 0x80000000
8410: 01a03003 moveq r3, r3
8414: 10223fc4 eorne r3, r2, r4, asr #31
8418: e50b300c str r3, [fp, #-12] ------保存r3

841c: e50b2008 str r2, [fp, #-8] -------保存r2
8420: e51b300c ldr r3, [fp, #-12] -------取出r3，r3就是x

8424: e1a00003 mov r0, r3
8428: e24bd004 sub sp, fp, #4 ----移动sp，为恢复r4、子函数fp做准备

842c: e8bd0810 pop {r4, fp} -----恢复r4、子函数fp

8430: e12fff1e bx lr -----跳转到main函数

后面就不分析了，要注意的地方就是r3就是x。也就是子函数的返回值。

如果a=0x110022002200LL呢？

"adds %1, %R2, %Q2, lsr #31 \n\t" // y= 0x1100 +(0x22002200 >> 31)=0x1100,此处cpu状态寄存器z标志没有发生改变，将运行mvnne和eorne指令
"mvnne %1, #1<<31 \n\t" // y = ~0x80000000 = 0x7fffffff
"moveq %0, %Q2 \n\t" //不执行
"eorne %0, %1, %R2, asr #31 \n\t" //x = y^(0x1100 >>31) = 0x7fffffff^0x0 = 0x7fffffff
: "=r"(x), "=&r"(y) : "r"(a):"cc");

如果a=0x110022002200LL子函数将返回0x7fffffff，也即是说如果a大于32位将返回0x7fffffff，小于32位则返回原值。

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