深入理解計算機系統（3.5）------特殊的算術操作指令

　　在上一篇博客 算術和邏輯操作 我們介紹了如下圖幾種常用的算術邏輯指令，但是大家發現沒，這幾種指令如果在 IA32 上只能操作32位寄存器，比如我用乘法指令IMUL得出的結果超過了32位，那就會產生結果溢出，那應該怎麽辦呢？

1、特殊的算術操作指令指令

　　如上圖，上面的幾個指令支持有符號和無符號的全64位乘積以及整數除法，但是需要註意的是，存儲結果的寄存器固定死了，是一對寄存器%edx（高32位）和%eax（低32位）組成的 64 位的四字。

2、imull 和 mull 指令

　　對於 imull 指令，上一章我們在講算術和邏輯操作指令的時候，講過這個指令，這是一個乘法指令，指令形式是 imull S D，這裏有兩個操作數，它將計算S和D的乘積並截斷為雙字，然後存儲在D當中。由於在截斷時，無符號以及有符號的二進制序列是一樣的，因此此處的乘法指令並不區分有符號和無符號。

　　但是對於本章的 imull 指令，它和前面的所表示的乘法指令有所不同，這裏只有一個操作數，如上圖，它的指令形式是 imull S。但是實際上它還有一個默認的操作數——寄存器%eax，這兩者相乘，最終的結果是將高32位存入%edx 寄存器，低 32 位存入%eax 寄存器。

　　如果我們只取低 32 位的結果，那麽這裏指令的意思和上篇博客所講的乘法指令意思是一樣的了，imull S D,只不過這裏的D是寄存器 %eax。

　　這裏我們可以看一個實例：imull $0x3，我們假設此時%eax寄存器的值為0x82345600。也就是我們需要計算0x3*0x82345600的值，這裏直接給出兩者相乘的16進制表示，為0xFFFF FFFE 869D 0200。這個結果為64位的，因此我們寄存器的前後狀態如下所示。

　　本實例引用：http://www.cnblogs.com/zuoxiaolong/p/computer17.html

　　可以看到，%eax保存著低32位的結果，單說這32位的話，它的有符號數值為-2036530688，正是我們直接計算0x3*0x82345600的32位截斷後的有符號值，顯然這個結果溢出了。如果組合上高32位，則結果為-6331497984，將它加上或者取模4294967296（2的32次方）將得到我們32位的結果。這裏的有符號乘法采取的是先符號擴展被乘數，然後兩者相乘，將結果再截斷為64位所得。

　　對於mull的單操作數指令來講，就比較簡單了，它采用的是無符號乘法，因此就和我們平時的十進制乘法運算類似，只是同樣的，它也會將結果的高32位存入%edx，將低32位存入%eax。

　　所以雖然 imull 可以用於兩種不同的乘法操作，但是匯編器能夠通過計算操作數的數據，分辨出想用哪條指令。

3、cltd 指令

　　這個指令就是簡單的將%eax寄存器的值符號擴展32位到%edx寄存器，也就是說，如果%eax寄存器的二進制序列的最高位為0，則cltd指令將把%edx置為32個0，相反，如果%eax寄存器的二進制序列最高位為1，則cltd指令將會自從填充%edx寄存器為32個1。

4、idivl、divl指令

　　這兩個指令分別是有符號除法和無符號除法指令，有符號除法指令 idivl 將寄存器 %edx（高32位）和 %eax（低32位）中的64位數作為被除數，而除數作為指令的操作數給出。指令將商存儲在寄存器 %eax 中，將余數存儲在寄存器 %edx 中。

　　比如指令idivl $0x3的結果，我們假設此時%eax寄存器的值為0x82345600。也就是我們需要計算0x82345600/0x3的值，這裏直接給出兩者相除的16進制表示，商為0xD6117200，余數為0x0。因此我們寄存器的前後狀態如下所示。

　　可以看到，在idivl這個指令執行的過程中，其實對被除數進行了符號擴展，類似於cltd指令，或者有時也會將%eax移動到%edx，然後對%edx進行算術右移31位的運算。這兩種方式的結果是一樣的，都是將%eax符號擴展32位並存儲在%edx當中。

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