滴水三期：day04.3-标志寄存器

一、标志寄存器总览

EFLAGS寄存器，主要用于反映处理器的状态和ALU运算结果的某些特征及控制指令的执行。通俗来说：标志寄存器与CPU中的其他寄存器不一样：它是按位起作用的，也就是说，它的每一位都有专门的含义，记录特定的信息
那么标志寄存器有哪些：
标志寄存器是32位的寄存器，每一位都有专门的含义，比如第一位叫CF是进位标志（有1和0两种情况），第二位永远都是1，第三位叫PF是奇偶标志位（有1和0两种情况）等等。最常用的几个标志位一定要记住名称、含义以及在第几位：CF，PF，AF，ZF，SF，OF
OD中标志寄存器怎么查看：
- 也在寄存器区域，OD已经帮我们把标志寄存器的32位拆分好了，C就是表示CF，P就表示PF，等等。最下面的EFL就表示标志寄存器，用十六位表示32位数。有些软件如果没有帮我们拆分成各个标志位，则我们需要自己会把十六进制表示的标志寄存器中的值化成32位二进制数，然后去对应的位上找标志

二、标志寄存器常用的标志

1.进位标志CF

进位标志CF（Carry Flag）：如果运算结果的最高位产生了一个进位或借位，那么，其值为1，否则其值为0。

最高位为多少取决于做运算的数据宽度，比如add eax,0x1由于最终结果存到eax中，eax是32位，所以结果的最高位就为32位，如果运算结果超过了32位，那么结果取低32位，高位舍弃，并且CF为1。又比如add al,0xff，如果运算结果超过8位，则将高位舍弃只取低8位，那么由于最高位产生了进位，CD为1
```
sub 0x80,0x81     #CF=1
```

2.奇偶标志PF

奇偶标志PF（Parity Flag）：运算结果的==低八位==中，1 的个数为偶数时置 1，否则置 0。只看低八位，不管数据宽度是多少

ADD AL,3，也是看结果化成8位2进制，有几个1；而mov al,3，不属于运算，不会影响标志寄存器

3.辅助进位标志AF

辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）：在发生下列情况时，辅助进位标志AF的值被置为1，否则其值为0：
1. 在字节操作时，发生低4位向高4位进位或借位时
  
  比如：某寄存器中的值0x4F做操作时最后运算结果右往左第一个F发生了进位或者借位，则AF为1
2. 在字操作时，发生低字节向高字节进位或借位时
  
  比如：某寄存器中的值0x01FF做操作时最后运算结果右往左第二个F发生了进位或者借位，则AF为1
3. 在双字操作时，发生低字向高字进位或借位时
  
  比如：某寄存器中的值0x0100FFFF做操作时最后运算结果从右往左第四个F发生了进位或者借位，则AF为1
上述为海东老师讲述的，自己验证时发现错误，实验为：无论数据宽度，只看低第4位是否发生进位或借位

4.零标志ZF

零标志ZF（Zero Flag）：零标志ZF用来反映运算结果是否为0，如果运算结果为0，则其值为1，否则其值为0。在判断运算结果是否为0时，可使用此标志位

比如xor eax,eax，表示eax清零，则此时ZF值为1。注意一定是运算结果，如果mov eax,0则不会影响ZF

5.符号标志SF

符号标志SF（Sign Flag）：符号标志SF用来反映运算结果的符号位，它与运算结果的最高位相同

还是注意mov指令不改变标志寄存器，而且要注意数据宽度，最高位由数据宽短决定
注意如果SF位为1，只能说明最高位为1，不能说明这就一定是一个负数，因为有符号数和无符号数是程序员在写的时候自己决定的，所以当程序员认为结果为无符号数时，那么最高位是1也不是负数，除非认为是有符号数，才能根据SF位为1判断是结果是负数

6.溢出标志OF

溢出标志OF（Overflow Flag）：溢出标志OF用于反映有符号数加减运算所得结果是否溢出，如果运算结果超过当前运算位数所能表示的范围，则称为溢出，OF的值被置为1，否则，OF的值被清为0（溢出主要是给有符号运算使用的）

口诀：若同符号数相加，而结果符号与之相反，则OF=1，否则OF=0；若不同符号相加，一定没有溢出；若被减数与减数异号，而结果的符号与减数相同，则OF=1，否则OF=0

计算机是怎么判断OF是否溢出：

比如现在计算机运算  80H - 40H
mov al,80
sub al,40计算机遇到减法，实际上是按照加法来做的：相当于
mov al,80
add al,c0    #计算机将-40H化成c0H1000 0000
1100 0000
-----------
计算中，符号位有进位，则取1
最高有效位（比符号位的低一位）向符号位产生的进位没有，则取0
做异或：1 xor 0 == 1 所以计算机才会将OF位置为1

7.方向标志DF

方向标志DF（direction Flags）：当该位置1时（DF=1），存储器地址自动减少（减多少一般看指令给的宽度是byte，word还是dword，或者视情况而定），串操作指令为自动减量指令，即从高位到低位处理字符串；当该位置0时（DF=0），存储器地址自动增加，串操作指令为自动增量指令

举例详见MOVS和STOS指令

三、CF最高位进位与OF溢出区别

总结：进位标志CF表示无符号数运算结果是否超出范围；溢出标志OF表示有符号数运算结果是否超出范围。简单来说就是如果你把做运算的数当成无符号数则判断是否溢出（进位）看CF位；如果你把做运算的数当成有符号数则判断是否溢出看OF位

1.CF最高位进位

什么是CF最高位进位：计算机中存储的数是有符号数还是无符号数，是我们来决定的，计算机只是负责存储这个数。当我们把做运算的数当成无符号数时，如果数据宽度为8位，则当某寄存器的值运算后的结果大于0xFF，则表示溢出，CF置为1；如果数据宽度为16位，则当某寄存器的值运算后的结果大于0xFFFF，则表示溢出（最高位进位），CF置为1；如果数据宽度为32位，则当某寄存器的值运算后结果大于0xFFFFFFFF，则表示溢出（最高位进位），CF置为1
所以如果我们如果把运算的数当成无符号数，则做完运算后想知道结果有没有溢出（最高位进位），则只用看CF位即可，不要关注OF

2.OF溢出

还记得数据宽度表示图嘛：如果数据宽度为8位，且我们认为数为无符号数时，则0到FF都表示正数；如果我们认为数为有符号数，则正数为从0到7F，负数为从FF到80（FF为最大的负数-1，从FF到80表示的负数依次减小）。同理如果数据宽度为16位，且认为是无符号数，则从0到FFFF都表示正数；如果我们认为是有符号数，则正数为从0到7FFF，负数为从FFFF到8000
什么是OF溢出：溢出主要是给有符号运算使用的，如果我们把做运算的数当成有符号数时（以下说明：由于计算机会把减法当做加一个负数来处理，所以下面说明的情况中只会涉及加法运算）
- 当数据宽度为8位
  - 两个正数（0x0到0x7F）做加运算，如果结果是负数，即结果超过了7F，则表示溢出，OF置为1
    
    比如现在两个正数0x13+0x5b=0x6e，没有超过正数的范围（0x0到0x7F），则没有溢出
    
    现在两个正数0x40+0x7F=0xBF，超过了正数的范围，则溢出
  - 两个负数（0xFF到0x80）做加运算，如果结果为正数，即低8位表示的数在正数那个半球（0x00到0x7F），则表示溢出，OF置为1
    
    比如现在两个负数0xFF+0xC0=0x1BF，由于数据宽度为8位，高位舍弃取低8位，结果为0xBF，没有超过负数的范围（0xFF到0x80），则没有溢出
    
    现在有两个负数0xA8+0x81=0x129，取低8位，结果为0x29，超过了负数的范围（0xFF到0x80），溢出
  - 当数据宽度为16位
    - 两个正数（0x0到0x7FFF）做加运算，如果结果为负数，即结果超过了7FFF，则表示溢出，OF置为1
    - 两个负数（0xFFFF到0x8000）做加运算，如果结果为正数，即低16位表示的数在正数那个半球（0x0000到0x7FFF），则表示溢出，OF置为1
  - 当数据宽度为32位
    - 两个正数（0x0到0x7FFFFFFF）做加运算，如果结果为负数，即结果超过了7FFFFFFF，则表示溢出，OF置为1
    - 两个负数（0xFFFFFFFF到0x80000000）做加运算，如果结果为正数，即低32位表示的数在正数那个半球（0x00000000到0x7FFFFFFF），则表示溢出，OF置为1
记住：正 + 负永远都不会有溢出

原因：比如现在两个数0xC0+0x3F=0xFF，由于我们知道0xC0的绝对值大于0x3F，而且0xC0为负数，0x3F为正数（其实所有负数绝对值都大于正数按照数据宽度为8位来说），所以结果为负数，而结果0xFF也没有超过负数的范围（0xFF到0x80），所以没有溢出；再比如所以负数和正数相加,如果结果为正,那必定小于相加前那个正数,同理,若结果为负,必定大于相加前那个负数,不论哪种情况,结果都不可能超出可表示的最小负数和最大正数之间的范围
练习举例：
- 无符号、有符号都不溢出
```
MOV AL,8
ADD AL,8
```
- 无符号溢出、有符号不溢出
```
MOV AL,0xFF
ADD AL,2
```
- 无符号不溢出、有符号溢出
```
MOV AL,7F
ADD AL,2
```
- 无符号、有符号都溢出
```
MOV AL,0xFE
ADD AL,80
```
现在肯定有一个疑问：有符号数，一个负数和一个负数相加，结果可能溢出可能不溢出：如果溢出：则结果应该在右半球，但是右半球不是表示正数吗？？现实生活中，两个负数相加怎么可能结果为正呢？？？就是因为发生了溢出！！计算机不管你现实生活中两个负数相加结果一定是正数，计算机认不到有没有符号！！计算机只负责对二进制数做运算，算出来结果是多少就是多少。正因为如此，如果两个负数相加0x8fffffff+0xaaaa4444结果应该为0x1 3AAA 4443，但是现在由于有数据宽度，则结果只能取低8位，那么结果就为0x3AAA4443，这个数在左半球，所以溢出了，而且由于数据宽度的限制，则结果并不是正常的相加的结果，这就解释了上面的原因，这种现象是正常的

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滴水三期：day04.3-标志寄存器

一、标志寄存器总览

二、标志寄存器常用的标志

1.进位标志CF

2.奇偶标志PF

3.辅助进位标志AF

4.零标志ZF

5.符号标志SF

6.溢出标志OF

7.方向标志DF

三、CF最高位进位与OF溢出区别

1.CF最高位进位

2.OF溢出

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