如何更快地判斷算術運算有沒有溢位？

在編寫**的過程中，算術溢位是一件讓人十分頭疼的事。因此在**中檢測是否溢位是一件很有必要的事，那麼該如何檢測算術運算中的溢位呢？

以c語言中的算術乘法為例，可以使用以下的**檢測是否有溢位：

//判斷a與b的乘積是否溢位，是返回-1，否返回0 int overflow(int a,int b)

在函式中，首先計算a與b的乘積temp，然後再計算temp除以b。如果得到的結果是a的話，那麼就沒有溢位，否則運算過程中發生了溢位。誠然，該函式可以有效地檢測算術乘法是否溢位，但是對於cpu來說，除法的開銷相對於加法、移位等操作來說是非常大的，因此我們應該嘗試避免。

在這裡，我們嘗試使用組合語言來判斷算術運算中的溢位。

首先，讓我們來了解一些背景知識。

組合語言中set指令根據條件碼的組合，將乙個位元組設定為0或1。指令

同義指令

效果設定條件

sete d

setz

d ← zf

equal / zero

setne d

setnz

d ← ~zf

not equal / not zero

sets d

d ← sf

negative

setns d

d ← ~sf

nonnegative

setg d

setnle

d ← ~(sf ^ of) & ~zf

greater (signed >)

setge d

setnl

d ← ~(sf ^ of)

greater or equal (signed >=)

setl d

setnge

d ← sf ^ of

less (signed <)

setle d

setng

d ← (sf ^ of) | zf

less or equal (signed <=)

seta d

setnbe

d ← ~cf & ~zf

above (unsigned >)

setae d

setnb

d ← ~cf

above or equal (unsigned >=)

setb d

setnae

d ← cf

below (unsigned <)

setbe d

setna

d ← cf | zf

below or equal (unsigned <=)

在這裡，我們的目標是讀取到of這個標誌位。但是在上表中，並不能單獨地把of標誌位存到暫存器中。仔細觀察後可以發現，上表中可以設定sf^of（setl）和sf（sets）這兩個標誌位，而(sf^of)^sf=of！因此，我們只需要將使用setl和sets指令設定兩個暫存器的值，然後再將這兩個暫存器中的值異或就可以得到of標誌位的值。

話不多說，讓我們開始吧！

首先編寫signedoverflow.c檔案：

int signedoverflow(int a,int b)

使用gcc -og -s signedoverflow.c命令產生的彙編檔案如下：

.file "signedoverflow.c" .text .globl signedoverflow .def signedoverflow; .scl 2; .type 32; .endef .seh_proc signedoverflow signedoverflow: .seh_endprologue movl %ecx, %eax imull %edx, %eax ret.seh_endproc

.ident "gcc: (x86_64-posix-seh-rev0, built by mingw-w64 project) 7.3.0"

然後我們在此基礎上實現檢測溢位的函式：

.file "signedoverflow.c" .text .globl signedoverflow .def signedoverflow; .scl 2; .type 32; .endef .seh_proc signedoverflow signedoverflow: .seh_endprologue movl %ecx, %eax imull %edx, %eax ;計算%edx與%ecx的乘積 sets %r10b ;設定%r10b暫存器的值為sf setl %r11b ;設定%r11b暫存器的值為sf^of xorb %r10b, %r11b ;異或%r10b與%r11b，得到of，結果存在%r11b中 movl $0, %eax ;將返回值置為0 movl $-1, %r10d ;將%r10d的值置為-1 testb %r11b, %r11b ;測試%r11b（of） cmovne %r10d, %eax ;如果%r11b不為0，將返回值置為-1 ret ;函式返回 .seh_endproc

.ident "gcc: (x86_64-posix-seh-rev0, built by mingw-w64 project) 7.3.0"

編寫完成後，使用gcc -og -c signedoverflow.s生成signedoverflow.o目標檔案。

再編寫測試函式main.c:

#include //判斷a與b的乘積是否溢位，是返回-1，否返回0
int signedoverflow(int a,int b);
int main()

使用gcc -og main.c signedoverflow.o得到可執行檔案a.exe。執行a.exe得到結果:

-1

0

大功告成！

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