依据指令中给出的操作数的不同格式，ARM 指令系统具有 8 种常见的寻址方式。我们这次就来讨论一下立即寻址。

文章目录

立即寻址的特点
立即数形式
合法立即数
- 立即寻址机器指令格式
- 指令解析
- 判断方法
- 例子 #0x0000f200
- 例子 0x234
- 例子 0x132
- 判断小技巧
加载不合法立即数
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立即寻址的特点

在立即寻址，操作数本身直接在指令中给出，取出指令也就获得了操作数，这个操作数也称为立即数。例子如下：

ADD R0, R1, #5      ;R0=R1+5
MOV R0, #0x55       ;R0=0x55

在这两个例子中，操作数 5 和 0x55 就是立即数。

注意：立即数在指令中要以 “#”为前缀，后面跟实际数值。

立即数形式

我们看到上面两个立即数一个是十进制一个是十六进制，那么这个立即数有哪些形式呢？

#后的立即数形式：

0x 或 & 表示十六进制数
0b 表示二进制数
0d 或缺省表示十进制数

合法立即数

现在又有一个问题，我们怎么判断这个立即数是不是合法的，也就是计算机能够准确表示出来的呢？

立即寻址机器指令格式

这里首先涉及到数据编码的知识。我们知道我们写出的是汇编指令，而汇编指令不是计算机能够理解的，计算机所能理解的只是 0 1 这两种数字。所以，我们写出的汇编指令还要经过译码器译码成机器指令才能被计算机所理解。

在 ARM 中，机器指令的格式大致有如下这么多种，还有一些更具体的这里不提（图片来自 ARM Architecture reference Manual）：

我们此次讨论的立即数寻址的指令格式应该是：

指令解析

我们可以从图片中看出：一条指令的后 12 位（bit 11~0），是指令中立即数占用的位数。其中这 12 位又分为两部分：前 7～0 位是数值部分；后 11～8 位是前 7～0 位要进行移位操作的移位数。

我们注意到其中 immed_8 有 8 位，也就是我们的立即数部分占 8 位，因此有如下结论：

如果一个立即数小于 0xFF（255）那么直接用前 7～0 位表示即可，此时不用移位，11～8 位的 Rotate_imm 等于 0。
如果前八位 immed_8 的数值大于 255，那么就看这个数是否能有 immed_8 中的某个数移位 2*Rotate_imm 位形成的。如果能，那么就是合法立即数；否则非法。

判断方法

一个 32 位数用 12 位编码表示，符合以下规则才是合法立即数。

立即数 = immed_8 循环右移 (2 * Rotate_imm)

解读：如果存在一个 Rotate_imm 能够让该立即数由 immed_8 循环右移 2*Rotate_imm 位（偶数位）表示，那么这个立即数就是合法的。

PS. 这个为什么是 32 位我姑且不知道，抄 PPT 的。12 位编码就是 指令解析 这一小节里面说的那 12 位。

例子 #0x0000f200

我们来举个例子看看

汇编指令：mov R0, #0x0000f200

经过译码器转化为汇编后的机器指令如下：

机器指令：0xe3a00cf2 ，其中 0xcf2 就是我们的立即数。

下面我们讨论译码器是如何计算出这个 cf2 的：

我们先来解剖一下转换后的 cf2。其中的 c 就是 Rotate_imm 部分，而 f2 则是 Immed_8 部分。

译码器看到 #0x0000f200 也就是二进制的 0000 | 0000 | 0000 | 0000 | 1111 | 0010 | 0000 | 0000 |。然后计算出将其中的 1111 | 0010 部分循环右移 24 位刚好就是那个二进制。（看下面的图会更清楚）

即 0x0000f200=0xf2 循环右移 (2×0x0c)

因此我们可以得出此时的 Rotate_imm 的值就是 12，十六进制就是 c； Immed_8 的值则是 1111 | 0010 即 f2。

到此为止 cf2 的计算已经完毕。

PS. 这里的 | 并没有实际的含义，我这样做只是为了看得清楚。

最后有一个译码器寻找的伪代码，感兴趣的可以看看。

例子 0x234

0x234 是不是一个合法的立即数？

我们把 0x234 表示成 0000 | 0000 | 0000 | 0000 | 0000 | 0010 | 0011 | 0100 ，发现将其中的 1000 | 1101 部分循环右移 30 位可以和这个二进制数相同。因此 Rotate_imm 的值是 15，而 Immed_8 的值是 1000 | 1101 即 8D。

例子 0x132

0x132 是不是一个合法的立即数？

我们把 0x132 表示成 0000 | 0000 | 0000 | 0000 | 0000 | 0001 | 0011 | 0010，发现没有任何部分循环右移偶数次可以成为该数本身，因此它不是一个合法的立即数。

判断小技巧

快速判断一个数是不是有效立即数的方法是看最低几位为 0 的个数是不是偶数个（表述的有点问题）。

我来解释一下：比如上面那个 #0x0000f200，其中我们猜测 Immed_8 为 1111 | 0010，这个数右边还有 0000 | 0000 |，是偶数个 0，因此是有效立即数。而我们看 0x132，我们猜测 Immed_8 为 1001 | 1001，右边只有一个 0，因此不是有效立即数。

加载不合法立即数

如果我们想要加载一个不合法的立即数该怎么办呢？

此时我们可以使用 LDR 伪指令代替，比如下面代码中的 0x20026 就不是有效立即数，因此我们不能使用 MOV R1, #0x20026

MOV R0, #0x18   ; 传送到软件中断的参数
LDR R1, =0x20026 ; 传送到软件中断的参数
SWI 0x123456    ; 通过软件中断指令返回

ARM 立即寻址之立即数的形成 —— 如何判断有效立即数