汇编语言：基于x86处理器考前笔记 | 第六章 条件处理

以下是根据文档整理的汇编课程知识点：

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重点难点概述

1. 布尔指令与比较指令的使用方法及功能
   学习如何使用常见的布尔指令（and、or、not、xor、test）以及比较指令（cmp），并理解它们的作用和应用。
2. 标志寄存器与各标志位的关联
   掌握各指令与标志寄存器中的标志位（如溢出标志 OF、方向标志 DF、中断标志 IF、符号标志 SF、零标志 ZF、辅助进位标志 AC、奇偶标志 PE、进位标志 CY）之间的关系，学会如何通过标志位的状态判断程序执行情况。

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条件分支概念

1. 条件分支
   条件分支是用于决策和控制程序流的机制。在高级语言中通过 if、switch、for、while 等语句实现条件判断与流程控制，而在汇编语言中，虽然没有直接的语句支持，但可以通过条件跳转指令实现类似功能。
2. 硬件控制中的位操作
   在硬件设备的控制中，常常需要操作数字的特定位，如测试、清除、置位等。汇编语言通过操作特定的标志位或数据位，来实现如电机启动、机器复位等硬件控制功能。

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布尔指令与比较指令

1. 布尔指令
   • and** 指令**：对两个操作数进行按位与操作。清零，交集
     示例：将字符 'a'（01100001）转换为 'A'（01000001），可以使用以下指令：

mov al, 01100001b  ; AL = 'a'
and al, 11011111b  ; AL = 'A'

- `or`** 指令**：对两个操作数进行按位或操作。并集  

示例：

mov al, 1110011b    ; AL = 1110011
or al, 00000100b    ; AL = 11100111

- `not`** 指令**：对操作数进行按位取反操作。补集  

示例：

mov al, 11110000b   ; AL = 11110000
not al              ; AL = 00001111

- `xor`** 指令**：对两个操作数进行按位异或操作，相同为 0，不同为 1。  

示例：

mov al, 10101010b   ; AL = 10101010
xor al, 11001100b   ; AL = 01100110

- `test`** 指令**：与 `and` 类似，但不改变目标操作数，常用于测试某些位。  

示例：

test al, 00001001b   ; 测试 AL 中的位 0 和位 3
; ZF = 1 (如果测试结果为 0)，否则 ZF = 0

2. **比较指令 **cmp
cmp 用于比较源操作数与目标操作数。其通过将目标操作数减去源操作数，并根据结果更新标志位 ZF、CF、OF 来判断两者的关系。
   示例：

mov ax, 1000h      ; AX = 1000h
mov cx, 1000h      ; CX = 1000h
cmp cx, ax         ; 比较 CX 和 AX
; ZF = 1，表示两者相等

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标志位操作

1. **改变零标志位 **ZF
   使用以下指令可改变零标志位的值：
   • test al, 0（零标志位置 1）
   • and al, 0（零标志位置 1）
   • or al, 1（零标志位清零）
2. **改变符号标志位 **SF
   • 使用 or al, 80h 可将符号标志位置为 1。
   • 使用 and al, 7Fh 可将符号标志位清零。
3. **改变进位标志位 **CF
   • stc 指令将进位标志位置为 1。
   • clc 指令将进位标志位清零。
4. **改变溢出标志位 **OF
   • 例如，mov al, 7Fh，inc al 后 AL 为 80h，此时溢出标志位 OF 会被设置为 1，表示发生了溢出。
   • 使用 or eax, 0 可将溢出标志位清零。

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重点难点

• 理解条件跳转的原理及应用
  掌握不同类型条件跳转指令的使用条件和功能。学习如何通过比较指令（如 CMP）和标志位操作，结合条件跳转指令实现不同的流程控制。

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条件跳转原理

1. 高级语言与汇编语言中的条件判断
   在高级语言中，条件判断通常通过 if、switch 等语句实现，而在汇编语言中，则通过比较指令（如 CMP、AND、SUB 等）先改变标志位，再通过条件跳转指令根据标志位的状态决定是否跳转。

示例：

mov eax, 0        ; 将 0 赋值给 EAX
cmp eax, 0        ; 比较 EAX 和 0
jz L1             ; 如果 EAX 为 0，跳转到 L1

- **步骤**：1. 使用 `CMP`、`AND`、`SUB` 等指令改变标志位。2. 使用条件跳转指令（如 `JZ`、`JE` 等）检查标志位，根据条件决定是否跳转。

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Jcond指令类型

1. 基于特定标志位的值跳转
   根据标志位的状态决定是否跳转。常见的条件跳转指令包括：

示例：

mov ax, 5
cmp ax, 4
je L1   ; 如果 ax == 4，跳转
jl L2   ; 如果 ax < 4，跳转

- `JZ`：当零标志位（ZF）为 1 时跳转（等于 0）。
- `JNZ`：当零标志位（ZF）为 0 时跳转（不等于 0）。
- `JC`：当进位标志位（CF）为 1 时跳转（有进位）。
- `JNC`：当进位标志位（CF）为 0 时跳转（无进位）。
- `JO`：当溢出标志位（OF）为 1 时跳转（溢出）。
- `JNO`：当溢出标志位（OF）为 0 时跳转（无溢出）。
- `JS`：当符号标志位（SF）为 1 时跳转（负数）。
- `JNS`：当符号标志位（SF）为 0 时跳转（非负数）。
- `JP`：当偶校验标志位（PF）为 1 时跳转（偶校验）。
- `JNP`：当偶校验标志位（PF）为 0 时跳转（奇校验）。

2. 基于两数是否相等，或是否等于 ECX 寄存器的值跳转
   跳转指令包括：（E 等于）

示例：

mov edx, 0A523h
cmp edx, 0A523h
je L1   ; 如果相等，跳转
jne L5  ; 如果不相等，跳转

- `JE`：相等跳转（`leftOp == rightOp`）。
- `JNE`：不相等跳转（`leftOp ≠ rightOp`）。
- `JCXZ`：当 `CX = 0` 时跳转。
- `JECXZ`：当 `ECX = 0` 时跳转。
- `JRCXZ`：当 `RCX = 0` 时跳转（64 位模式）。

3. 基于无符号操作数的比较跳转
   这些指令用于无符号数的比较：【 A 大于，B 小于】

示例：

mov ax, 5
cmp ax, 4
ja L1  ; 如果 ax > 4，跳转
jb L2  ; 如果 ax < 4，跳转

- `JA`：大于跳转，若 `leftOp  > rightOp`。
- `JB`：小于跳转，若 `leftOp < rightOp`。
- `JAE`：大于或等于跳转，若 `leftOp ≥ rightOp`。
- `JBE`：小于或等于跳转，若 `leftOp ≤ rightOp`。
- `JNBE`：不小于或等于跳转，与 `JA` 相同。
- `JNAE`：不大于或等于跳转，与 `JB` 相同。

4. 基于有符号操作数的比较跳转
   这些指令用于有符号数的比较：【G 大于，L 小于】

示例：

mov al, 127   ; AL = +127
cmp al, -128  ; 比较 AL 和 -128
ja IsAbove    ; 跳转，因 +127 < -128（不跳转）

- `JG`：大于跳转，若 `leftOp > rightOp`。
- `JL`：小于跳转，若 `leftOp < rightOp`。
- `JGE`：大于或等于跳转，若 `leftOp ≥ rightOp`。
- `JLE`：小于或等于跳转，若 `leftOp ≤ rightOp`。
- `JNLE`：不小于或等于跳转，与 `JG` 相同。
- `JNGE`：不大于或等于跳转，与 `JL` 相同。

条件循环指令

类似于 while，这里需要判断 ECX 循环次数和 ZF 条件

1. LOOPZ** / LOOPE 指令**
   执行 ECX = ECX - 1 操作，如果 ECX > 0 且 ZF = 1，则跳转到目标地址。
   • 用于判断循环次数并且 ZF 为 1 时跳转。
2. LOOPNZ** / LOOPNE 指令**
   执行 ECX = ECX - 1 操作，如果 ECX > 0 且 ZF = 0，则跳转到目标地址。
   • 用于判断循环次数并且 ZF 为 0 时跳转。

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条件结构概述

1. 条件结构的作用
   条件结构用于在不同的逻辑分支中依据条件表达式做出选择。在高级语言中，通常使用 if...else 等语句来实现，而在汇编语言中，需要将这些高级语言的条件结构转化为低级语言实现。理解汇编语言中如何实现条件结构是学习汇编的重要基础。

汇编实现条件结构的方式（事例分析）

1. 一个分支情况
   • 对于高级语言中的 if(op1 == op2) { X = 1; Y = 2; }，在汇编中实现时，先将 op1 送入 eax 寄存器，然后通过 cmp eax, op2 来比较 op1 和 op2。若相等，则执行 mov X, 1 和 mov Y, 2；若不相等，则跳过赋值指令。
   • 使用 jne 指令表示“不相等”时跳转，或者使用 je 指令表示“相等”时跳转到特定标签进行赋值操作。

汇编实现：

mov eax, op1      ; 将 op1 送入 eax 寄存器
cmp eax, op2      ; 比较 eax 和 op2
je  L1            ; 如果相等，跳转到 L1 进行赋值
; 如果不相等，跳过赋值操作
jmp L2            ; 跳过赋值操作
L1:
mov X, 1          ; 执行赋值 X = 1
mov Y, 2          ; 执行赋值 Y = 2

2. 两个分支情况
   • 对于 if (op1 > op2) call Routine1 else call Routine2，首先将 op1 送入 eax 寄存器，使用 cmp eax, op2 比较 op1 和 op2，若 op1 > op2（jg A1），则调用 Routine1，并跳转到 A2 结束；若不满足条件，则调用 Routine2。

汇编实现：

mov eax, op1      ; 将 op1 送入 eax 寄存器
cmp eax, op2      ; 比较 op1 和 op2
jg  Routine1      ; 如果 op1 > op2，跳转调用 Routine1
call Routine2     ; 否则调用 Routine2

3. 分支嵌套情况
   • 对于 if op1 == op2 { if X > Y call Routine1 else call Routine2 } else call Routine3，首先比较 op1 和 op2，若不相等则跳转到调用 Routine3；如果相等，则进一步比较 X 和 Y，根据比较结果调用 Routine1 或 Routine2。

汇编实现：对于嵌套可以使用不符合条件跳转（跳过{}中执行逻辑），符合条件往下执行{}。

mov eax, op1
cmp eax, op2
jne  Routine3        ; 如果 op1 不等于 op2，跳转调用 Routine3
; 如果 op1 == op2，继续判断 X 和 Y
mov eax, X
cmp eax, Y
jg  Routine1         ; 如果 X > Y，调用 Routine1
call Routine2        ; 否则调用 Routine2

4. while 循环情况
   • 对于 while(val1 < val2) { val1++; val2--; }，首先将 val1 复制到 eax，在循环中通过 cmp eax, val2 判断 val1 是否小于 val2，若不小于则退出循环。否则执行 val1++ 和 val2-- 操作，跳转到循环的起始位置继续判断。

汇编实现：对于循环用不符合条件跳转（跳过{}中执行逻辑），符合条件往下执行{}。同时在{}最后执行一个 jmp 无条件跳转回判断处

beginwhile:
mov eax, val1        ; 将 val1 赋值给 eax
cmp eax, val2        ; 比较 val1 和 val2
jnl endwhile         ; 如果 val1 >= val2，跳出循环
inc eax              ; val1++
mov val1, eax        ; 更新 val1
dec val2             ; val2--
mov eax, val2        ; 更新 val2
jmp beginwhile       ; 跳转回循环开始处
endwhile:

符合表达式与短路求值

1. 短路求值
   对于复杂的条件表达式，如 if (al > b1) AND (b1 > c1)，采用短路求值的方式。首先判断第一个条件 al > b1，若为假（即 cmp al, b1 不成立），则跳过后续的判断操作。若第一个条件为真，则继续判断第二个条件 b1 > c1，只有两个条件都为真时才执行后续操作（如 mov X, 1）。

汇编实现：

cmp al, b1            ; 比较 al 和 b1
jna L1                ; 如果 al <= b1，跳过后续操作
cmp b1, c1            ; 如果 al > b1，继续比较 b1 和 c1
jna L1                ; 如果 b1 <= c1，跳过后续操作
mov X, 1              ; 执行后续操作
L1:

表驱动选择【没掌握】

1. 表驱动方法
   使用查表方式代替多路选择。首先建立一个查找表，包含查询值（如字符）及对应的子程序偏移量。通过查找表中对应项来确定执行的子程序。可以通过计算表项大小（EntrySize = ($ - CaseTable)）和表项数量来遍历和操作表。

汇编实现：

INCLUDE Irvine32.inc
.data
CaseTable BYTE 'A'         ;查询值DWORD  Process_A ;过程地址
EntrySize = ($ - CaseTable)BYTE 'B'DWORD  Process_BBYTE 'C'DWORD  Process_CBYTE 'D'DWORD  Process_D
NumberOfEntries = ($ - CaseTable) / EntrySize
prompt BYTE "Press capital A,B,C,or D :",0

有限状态机（FSM）【没掌握】

1. 概念
   有限状态机（FSM）是根据输入改变状态的机器或程序，包含状态节点和状态之间的转换边。FSM 结构类似于有向图，状态之间的转换由输入控制。
2. 应用示例（验证输入字符串）
   假设输入字符串规则为：第一个和最后一个字符之间可以有多个字母（a...y），输入字符 x 可以使 A 状态转换为 B 状态；输入非 z 字母时 B 状态保持；输入 z 时，B 状态转换为 C 状态。若输入流结束时未处于 C 状态，则生成错误。

汇编实现：

; 假设初始状态为 A
mov state, A; 遍历输入字符
check_input:
cmp char, 'x'           ; 检查字符是否为 'x'
je  A_to_B              ; 如果是 'x'，从 A 状态转换到 B 状态
cmp char, 'z'           ; 检查字符是否为 'z'
je  B_to_C              ; 如果是 'z'，从 B 状态转换到 C 状态
jmp check_inputA_to_B:
mov state, B
jmp check_inputB_to_C:
mov state, C
jmp check_input; 如果最终不在 C 状态，则报错
cmp state, C
jne error

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