汇编中有符号与无符号数以及CF,OF标志位的区分

汇编中有符号与无符号数以及CF,OF标志位的区分

一、 只有一个标准！

　　首先需要知道，计算机对数值的存储采用补码形式存储，一来避免了+0和-0的尴尬，二来数值的加法和减法可以统一为补码的加法。
　　在汇编语言层面，定义变量的时候，没有 signed和unsignde 之分，汇编器统统将你输入的整数字面量当作有符号数（最高位的符号位根据输入的数值符号决定）处理成二进制补码存入到计算机中，只有这一个标准！
　　汇编器不会区分有符号还是无符号然后用两个标准来处理，它统统当作有符号的！并且统统汇编成补码！也就是说，db -20 汇编后为：EC ，而 db 236 汇编后也为 EC 。这里有一个小问题，思考深入的朋友会发现，db 是分配一个字节，那么一个字节能表示的有符号整数范围是：-128 ~ +127 ，那么 db 236 超过了这一范围，怎么可以？是的，+236 的补码的确超出了一个字节的表示范围，那么拿两个字节（当然更多的字节更好了）是可以装下的，应为：00 EC，也就是说 +236的补码应该是00 EC，一个字节装不下，但是，别忘了“截断”这个概念，就是说最后的结果被截断了，00 EC 是两个字节，被截断成 EC ，所以，这是个“美丽的错误”，为什么这么说？因为，当你把 236 当作无符号数时，它汇编后的结果正好也是 EC ，这下皆大欢喜了，虽然汇编器只用一个标准来处理，但是借用了“截断”这个美丽的错误后，得到的结果是符合两个标准的！也就是说，给你一个字节，你想输入有符号的数，比如 -20 那么汇编后的结果是正确的；如果你输入 236 那么你肯定当作无符号数来处理了（因为236不在一个字节能表示的有符号数的范围内啊），得到的结果也是正确的。于是给大家一个错觉：汇编器有两套标准，会区分有符号和无符号，然后分别汇编。其实，你们被骗了。:-)

二、存在两套指令！

　　第一点说明汇编器只用一个方法把整数字面量汇编成真正的机器数。但并不是说计算机不区分有符号数和无符号数，相反，计算机对有符号和无符号数区分的十分清晰，因为计算机进行某些同样功能的处理时有两套指令作为后备，这就是分别为有符号和无符号数准备的。但是，这里要强调一点，一个数到底是有符号数还是无符号数，计算机并不知道，这是由你来决定的，当你认为你要处理的数是有符号的，那么你就用那一套处理有符号数的指令，当你认为你要处理的数是无符号的，那就用处理无符号数的那一套指令，计算机只根据指令对每一位进行计算，并不在乎这个二进制数据是有符号还是无符号，这就需要依靠程序员判断处理的数值是有符号还是无符号，仅此而已。
　　加减法只有一套指令，因为这一套指令同时适用于有符号和无符号（刚才所说的补码优点）。而有些指令，如：mul div movzx … 是处理无符号数的，而这些：imul idiv movsx … 是处理有符号的（也就是针对有符号和无符号提供两套指令）
举例来说：
　　我们在汇编中，向内存中放入两个数据，一个字节x 为：0x EC ，一个字节 y 为：0x 02 。
　　发现没有负号，都是正数，OK那么最高位的负号位设置为0，再对x进行截断处理，得到
x:
1 1 1 0 1 1 0 0
y:
0 0 0 0 0 0 1 0

　　注意这里的x，如果x是个有符号数字，虽然我们给的是一个ec正数，但是由于截断处理，最高位为1，成了一个负数，又由于这是补码保存，原码就成了-20，y仍然为2
当作无符号数看时，第一位的符号位不看，x = 236 ，y = 2 。
　　但是从计算机的角度看，这就是一串二进制，哪有什么有符号无符号数字
　　下面用 add 指令进行加法运算，计算机开始工作，它只需要把每一位相加，仅此而已，它才不分什么有符号，无符号。
结果：
1 1 1 0 1 1 1 0

　　这个结果当作有符号数就是：-18 ，无符号数就是 238 。同样，计算机认为这仍然是一串二进制，所以add 一个指令可以适用有符号和无符号两种情况。（呵呵，其实为什么要补码啊，就是为了这个呗，:-)）
　　乘法运算就不行了，必须用两套指令，有符号的情况下用imul 得到的结果是：0x FF D8 就是 -40 。无符号的情况下用 mul ，得到：0x 01 D8 就是 472 。

三、 OF、CF、SF标志

　　为什么说着三个标志位，因为我对汇编中无符号，有符号的疑惑就是从这三个标志位的学习而产生的。
　　先看CF标志位，书上说CF标志位只对无符号数有意义，首先明白一点，即使是两个有符号数相加，也会导致CF的变动，并不是说有符号数，编译器不设置CF位。
因为CF的标志位的变动是由于最高有效位(如果对于8位数，就是第8位)向更高位(第9位)产生了进位或者借位而产生，而对于有符号数来说，最高位是符号位，它的变动和数值位的变动意义不一样。所以对于有符号数，CF也可能发生变动，但是它的变动是没意义的。而如果是无符号数，它的变动就意味中8位的内存或寄存器不足以保存数据，因为数据产生了进位或借位。
　　再看OF标志位，它只对有符号数有意义，因为两个标准的8位有符号数据（标准指的是赋值的时候不要赋超过有符号数范围的数字，由于截断，即是8位能保存，保存进来的数据数值大小早就产生了变化），这2个数据只有同号（都为正或为负）相加才会溢出，也就是结果超过有符号数的范围。例如2个正数，符号位(第8位)都为0，相加后发生溢出，符号位由于第7位的进位变成了1，两个正数相加变为了负数？由此对OF产生了作用，如此来说OF的作用是由于符号位发生变化，如果是两个无符号数，最高位代表的并不是符号意义，产生了变动也是无意义的，所以说OF只对有符号数有意义。
最后SF标志，有了上面的介绍，就能理解SF看的是最高位的符号位意义，对于无符号数来说，最高位代表的是数值意义，并不是符号意义。

四、可爱又可怕的c语言。

　　为什么又扯到 c 了？因为大多数遇到有符号还是无符号问题的朋友，都是c里面的 signed 和 unsigned 声明引起的，那为什么开头是从汇编讲起呢？因为我们现在用的c编译器，无论gcc 也好，vc6 的cl 也好，都是将c语言代码编译成汇编语言代码，然后再用汇编器汇编成机器码的。搞清楚了汇编，就相当于从根本上明白了c，而且，用机器的思维去考虑问题，必须用汇编。（我一般遇到什么奇怪的c语言的问题都是把它编译成汇编来看。）

　　C 是可爱的，因为c符合kiss 原则，对机器的抽象程度刚刚好，让我们即提高了思维层面（比汇编的机器层面人性化多了），又不至于离机器太远 （像c# ，Java之类就太远了）。当初K&R 版的c就是高级一点的汇编……:-)

　　C又是可怕的，因为它把机器层面的所有的东西都反应了出来，像这个有没有符号的问题就是一例（java就不存在这个问题，因为它被设计成所有的整数都是有符号的）。为了说明c的可怕特举一例：

#include <stdio.h> 
#include <string.h> 

int main()
{
int x = 2; 
char * str = "abcd"; 
int y = (x - strlen(str) ) / 2;
//注：原作者这样写，编译器可能会对其优化，直接使用右移移位指令而不是采用除法指令，改成3即可看到
printf("%d\n",y);
}

　　结果应该是 -1 但是却得到：2147483647 。为什么?因为strlen的返回值，类型是size_t，也就是unsigned int ，与 int 混合计算时，int类型被自动转换为unsigned int了，结果自然出乎意料。。。
观察编译后的代码，除法指令为 div ，意味无符号除法。解决办法就是强制转换，变成 int y = (int)(x – strlen(str) ) / 2; 强制向有符号方向转换（编译器默认正好相反），这样一来，除法指令编译成 idiv 了。我们知道，就是同样状态的两个内存单位，用有符号处理指令 imul ，idiv 等得到的结果，与用 无符号处理指令mul，div等得到的结果，是截然不同的！所以牵扯到有符号无符号计算的问题，特别是存在讨厌的自动转换时，要倍加小心！（这里自动转换时，无论gcc还是cl都不提示！！！）
为了避免这些错误，建议，凡是在运算的时候，确保你的变量都是 signed 的。（完）

部分内容转载自：
http://blog.csdn.net/xuezhongfenfei/article/details/8351838
并对其内容进行修改、注释和扩充，感谢原作者的分享

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