汇编：使用两个 fld、fcomp、fnstsw 和 test 41h 转换为 if 语句答案

【问题标题】：Assembly: converting to if statement using two fld, fcomp, fnstsw and test 41h汇编：使用两个 fld、fcomp、fnstsw 和 test 41h 转换为 if 语句
【发布时间】：2023-03-20 22:34:02
【问题描述】：

有人可以帮我理解下面的代码吗？

fld qword ptr [L1000F168]
fcomp   qword ptr [L1000A2F0]
fld qword ptr [L1000F168]
fnstsw  ax
test    ah,41h
jnz L100012F0

它是编译器从执行代码转换为汇编的输出。

到目前为止，我发现的是

if(value[L1000F168] != value[L1000A2F0])
   continue following
else
   goto L100012F0

我说的对吗？

我不明白为什么[L1000F168] 被加载了两次，为什么ah 在这里与41h 进行比较？如41h 表示（无效操作）或（堆栈错误）？

【问题讨论】：

AH 包含 AX 的 8-15 位，因此它具有状态字的 8-15 位。正如 Peter Cordes 所说，$41 对应于 bit14=C3 和 bit8=C0。

标签： assembly x86 disassembly fpu x87

【解决方案1】：

有关 x87 状态字的信息，请参阅 this page。

请注意，16 位状态字存储到ax，但test 指令只查看高 8 位（ah）。所以41h 匹配状态字的C0 和C3 位。在 ah 上使用 8 位测试可避免英特尔 CPU 因使用 16 位 test 和 imm16 而导致减速。（操作数大小前缀改变指令其余部分的长度，即所谓的长度改变前缀解码器停顿）。

fld / fcomp / fld / fnstsw：这对我来说也很奇怪。我想知道目标是否是基于内存位置设置状态字中的非规范位，但基于fcomp 设置C0 等等。（这不是你得到的，因为fld 使C0-3 未定义或设置。）

英特尔的 insn 参考手册说 fld 未定义 C0 和 C3，因此生成此代码的编译器取决于某些特定行为。也许没有fwait，状态字不会从fcomp 更新？我还没有理解整个fwait 的事情。我还没有找到（或努力寻找）关于在旧 CPU 上何时需要 fwait 以及何时不需要的解释。据我了解，您永远不会在 P5 或更高版本上这样做。

无论如何，我认为这段代码的作用是：

if (! ([L1000F168] > [L1000A2F0]))
    goto L100012F0;

测试 not-greater 与测试 <= 或无序相同。这假定fld 实际上并未修改C0 和C3。也许手册只说它没有定义它们，因为它可以在加载非正规或其他条件时设置它们？或者也许它在当前的硅中根本没有。或者也许这是英特尔手册中的另一个错误，这实际上是众所周知的。或者也许这段代码不再起作用了！最好使用调试器对其进行测试。

我认为获得程序员可能希望的结果的更明智的方法是

fld    qword ptr [L1000F168]
fcom   qword ptr [L1000A2F0]
fnstsw ax
test   ah,41h     ; C0|C3: both zero iff st(0) > [L1000A2F0]
jnz    L100012F0

由于 OP 说代码是编译器输出，我猜这意味着它没有很好的 x87 优化来避免弹出/重新加载相同的值。

For P6 and later CPUs:

fld    qword ptr [L1000F168]
fcomi  qword ptr [L1000A2F0]
jna    L100012F0   ;  jump unless st(0) > [L1000A2F0]

我可能对其中一个比较有倒退的感觉，所以如果有什么不合理的地方，请仔细检查。

这段代码来自哪里？是编译器输出吗？或者可能是手写的 asm？

【讨论】：

这看起来像是反汇编程序的输出。
感谢您的回复。它是编译器生成的可执行文件的代码的一部分。所以正如你所说，它是if(value[L1000F168]>value[L1000A2F0])？我理解正确吗？它是否依赖于之前加载到堆栈中的其他内容？
顺便说一句，在这段代码之前，堆栈没有比函数开始时更多的额外推送值。
@RudyVelthuis：是的，我发现这是对二进制文件进行逆向工程，但二进制文件可以通过组装手写 asm 来创建。我猜编译器不够聪明，无法使用fcom 并节省负载。（那时，fld 并没有留下 C0 和 C3 未定义。或者可能没有 fwait，在那时存储标志确实从比较中得到了标志？）
@barej：我更新了我的答案来回答你的 cmets。它不依赖于以前的st(0)，它只依赖于fld 的x86 未定义行为，不涉及状态字中的某些位。

【解决方案2】：

fcomp qword ptr [L1000A2F0] 将 stack[0] 与 L1000A2F0 中的值进行比较，并将其弹出到堆栈的末尾。

example
stack[0] = 50
[L1000A2F0] = 45

if (stack[0] > [L1000A2F0])
pop stack[0]; // (stack[7] = stack[0])
else
pop [L1000A2F0]; // (stack[7] = [L1000A2F0])

希望这会有所帮助。

【讨论】：