x86 汇编：INC 和 DEC 指令和溢出标志

Question

在 x86 汇编中，当对有符号整数的add 或sub 操作溢出时设置溢出标志，并且当对无符号整数的操作溢出时设置进位标志。

但是，当涉及到inc 和dec 指令时，情况似乎有些不同。根据这个website，inc指令根本不影响进位标志。

但我找不到任何关于 inc 和 dec 如何影响溢出标志的信息。

当发生整数溢出时，inc 或 dec 是否设置溢出标志？有符号整数和无符号整数的这种行为是否相同？

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好的，所以基本上这里的共识是 INC 和 DEC 在设置标志方面应该与 ADD 和 SUB 行为相同，但进位标志除外。这也是英特尔手册中所说的。

问题是，当涉及到无符号整数时，我实际上无法在实践中重现这种行为。

考虑以下汇编代码（使用 GCC 内联汇编更容易打印出结果。）

int8_t ovf = 0;

__asm__
(
    "movb $-128, %%bh;"
    "decb %%bh;"
    "seto %b0;"
    : "=g"(ovf)
    :
    : "%bh"
);

printf("Overflow flag: %d\n", ovf);

这里我们递减一个有符号的 8 位值 -128。由于 -128 是可能的最小值，溢出是不可避免的。正如预期的那样，打印出来的是：Overflow flag: 1

但是当我们对 unsigned 值做同样的事情时，行为并不像我预期的那样：

int8_t ovf = 0;

__asm__
(
    "movb $255, %%bh;"
    "incb %%bh;"
    "seto %b0;"
    : "=g"(ovf)
    :
    : "%bh"
);

printf("Overflow flag: %d\n", ovf);

这里我增加了一个无符号的 8 位值 255。由于 255 是可能的最大值，因此溢出是不可避免的。但是，打印出来的是：Overflow flag: 0。

嗯？在这种情况下为什么不设置溢出标志？

Answer 1

CPU/ALU 只能处理无符号二进制数，然后它使用 OF、CF、AF、SF、ZF 等，让您决定是否将其用作有符号数（OF），无符号数 (CF) 或 BCD 数 (AF)。

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关于您的问题，请记住将二进制数本身视为无符号数。

**此外，溢出和 OF 需要 3 个数字：输入数字、在算术中使用的第二个数字和结果数字。

仅当第一个和第二个数字的符号位（最高有效位）具有相同的值并且结果具有不同的符号时，才会激活溢出。 如，加 2 个负数得到一个正数，或加 2 个正数得到一个负数：

if( (Sign_Num1==Sign_Num2) && (Sign_Result!=Sign_Num1) ) OF=1;
else OF=0;

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对于您的第一个问题，您使用-128 作为第一个数字。第二个数字是隐含的-1，由 DEC 指令使用。所以我们真的有二进制数0x80 和0xFF。它们都将符号位设置为 1。结果是 0x7F，这是一个符号位设置为 0 的数字。我们得到了 2 个具有相同符号的初始数字，以及具有不同符号的结果，因此我们表示溢出。 -128-1 导致 127，因此设置了溢出标志以指示错误的签名结果。

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对于第二个问题，您使用255 作为第一个数字。第二个数字是隐含的1，由 INC 指令使用。所以我们真的有二进制数0xFF 和0x01。它们都有不同的符号位，因此不可能发生溢出（只有在基本上添加相同符号的 2 个数字时才有可能溢出，但永远不可能用 2 个不同符号的数字溢出，因为它们永远不会导致超出可能的签名值）。 结果是0x00，它没有设置溢出标志，因为255+1，或者更准确地说，-1+1 给出了 0，这对于有符号算术显然是正确的。

请记住，要设置溢出标志，被加/减的2个数字需要具有相同值的符号位，然后结果必须具有与它们不同的值的符号位。

Answer 2

处理器所做的是为这些指令的结果（add、adc、dec、inc、sbb、sub）为有符号和无符号情况设置适当的标志，即每个操作都有两个不同的标志结果。另一种方法是有两组指令，其中一组设置有符号相关标志，另一组设置无符号相关标志。如果发布编译器在操作中使用无符号变量，它将测试进位和零（jc、jnc、jb、jbe 等），如果有符号，它将测试溢出、符号和零（jo、jno、jg、jng、jl、jle 等)。

Answer 3

正如许多其他答案所指出的，INC 和 DEC 不会影响 CF，而 ADD 和 SUB 会。

然而，尚未说明的是，这可能会产生性能差异。并不是说您通常会为此感到困扰，除非您试图从例程中优化地狱，但本质上不设置 CF 意味着 INC/DEC 只写入标志寄存器的一部分，这可能导致部分标志寄存器停止，请参阅Intel 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual 或Agner Fog's optimisation manuals。

Answer 4

尝试更改您的测试以传递数字而不是对其进行硬编码，然后有一个循环尝试所有 256 个数字，以找到影响标志的数字。或者让 asm 执行循环并在它碰到标志时退出，或者当它环绕到它开始的数字时（以 0x00、0x7f、0x80 或 0xFF 以外的数字开始）。

编辑

.globl 公司 公司： 移动 $33, %eax 最佳： 公司百分比 完成了 跳转顶部 完毕： ret .globl dec 十二月： 移动 $33, %eax 顶部： 十进制% 乔多克斯 跳转顶部 多德克斯： ret

Inc 从 0x7F 变为 0x80 时溢出。 dec从0x80到0x7F时溢出，我怀疑问题出在您使用内联汇编程序的方式上。

Answer 5

当操作将导致符号更改时设置溢出标志。您的代码非常接近。我能够使用以下 (VC++) 代码设置 OF 标志：

char ovf = 0;

_asm {
    mov bh, 127
    inc bh
    seto ovf
}
cout << "ovf: " << int(ovf) << endl;

当 BH 增加时，MSB 从 0 变为 1，从而设置 OF。

这也设置了OF：

char ovf = 0;

_asm {
    mov bh, 128
    dec bh
    seto ovf
}
cout << "ovf: " << int(ovf) << endl;

请记住，处理器不区分有符号数和无符号数。当您使用 2 的补码算术时，您可以使用一组指令来处理两者。如果要测试无符号溢出，则需要使用进位标志。由于 INC/DEC 不影响进位标志，因此您需要针对这种情况使用 ADD/SUB。

Answer 6

Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manuals

查看相应的手册Instruction Set Reference, A-M。每条指令都被精确记录。

这里是受影响标志的 INC 部分：

CF 标志不受影响。 OF、SZ、ZF、AZ、PF标志根据结果设置。

Answer 7

除了进位标志 inc 设置标志的方式与添加操作数 1 的方式相同。

inc 不影响进位标志这一事实非常重要。

http://oopweb.com/Assembly/Documents/ArtOfAssembly/Volume/Chapter_6/CH06-2.html#HEADING2-117