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c++ - 64 位类型和操作如何在 32 位体系结构的最低级别上实现？

coder 2024-02-17 原文

像 int64_t 这样的类型是如何在最低的即汇编级别上实现的？我使用的是 32 位机器，但仍然可以使用 int64_t 例如。我最初的假设是 64 位只是模拟的，因此与在 32 位机器上使用 32 位数据类型相比，使用这些类型进行计算肯定会有相当多的开销。

在此先感谢您和问候

最佳答案

你是对的，当你为 32 位架构编译代码时，你必须模拟 64 位操作数和使用 32 位操作数的操作。

一个 8 字节变量(uint64_t，它只是 long long 的类型定义)存储在 2 个 4 字节寄存器中。

对于加法(和减法)，您必须先加低 4 个字节，然后再执行第二次加法带进位(或减法带借位)高 4 个字节。由于第二个加法也加上了第一个加法的进位，所以结果是正确的。加法和减法的开销并不大。

然而，对于乘法和除法，事情并没有那么简单。通常会调用一个例程来执行这些操作，并且开销要大得多。

让我们看一下这个简单的 C 代码:

int main() {
  long long a = 0x0102030405060708;
  long long b = 0xA1A2A3A4A5A6A7A8;
  long long c = 0xB1B2B3B4B5B6B7B8;

  c = a + b;
  c = a - b;
  c = a * b;
  c = a / b;

  return 0;
}

分析MSVC生成的程序集我们可以看到:

     2:   long long a = 0x0102030405060708;
012D13DE  mov         dword ptr [a],5060708h  
012D13E5  mov         dword ptr [ebp-8],1020304h  
     3:   long long b = 0xA1A2A3A4A5A6A7A8;
012D13EC  mov         dword ptr [b],0A5A6A7A8h  
012D13F3  mov         dword ptr [ebp-18h],0A1A2A3A4h  
     4:   long long c = 0xB1B2B3B4B5B6B7B8;
012D13FA  mov         dword ptr [c],0B5B6B7B8h  
012D1401  mov         dword ptr [ebp-28h],0B1B2B3B4h

一个 64 位变量被分成 2 个 32 位位置。

     6:   c = a + b;
012D1408  mov         eax,dword ptr [a]  
012D140B  add         eax,dword ptr [b]  
012D140E  mov         ecx,dword ptr [ebp-8]  
012D1411  adc         ecx,dword ptr [ebp-18h]  
012D1414  mov         dword ptr [c],eax  
012D1417  mov         dword ptr [ebp-28h],ecx  
     7:   c = a - b;
012D141A  mov         eax,dword ptr [a]  
012D141D  sub         eax,dword ptr [b]  
012D1420  mov         ecx,dword ptr [ebp-8]  
012D1423  sbb         ecx,dword ptr [ebp-18h]  
012D1426  mov         dword ptr [c],eax  
012D1429  mov         dword ptr [ebp-28h],ecx

在低 32 位上使用 add 指令执行求和，然后在高 32 位上使用 adc(带进位的加法)执行求和。减法类似:第二个操作是sbb(借位减法)。

     8:   c = a * b;
012D142C  mov         eax,dword ptr [ebp-18h]  
012D142F  push        eax  
012D1430  mov         ecx,dword ptr [b]  
012D1433  push        ecx  
012D1434  mov         edx,dword ptr [ebp-8]  
012D1437  push        edx  
012D1438  mov         eax,dword ptr [a]  
012D143B  push        eax  
012D143C  call        __allmul (012D105Ah)  
012D1441  mov         dword ptr [c],eax  
012D1444  mov         dword ptr [ebp-28h],edx  
     9:   c = a / b;
012D1447  mov         eax,dword ptr [ebp-18h]  
012D144A  push        eax  
012D144B  mov         ecx,dword ptr [b]  
012D144E  push        ecx  
012D144F  mov         edx,dword ptr [ebp-8]  
012D1452  push        edx  
012D1453  mov         eax,dword ptr [a]  
012D1456  push        eax  
012D1457  call        __alldiv (012D1078h)  
012D145C  mov         dword ptr [c],eax  
012D145F  mov         dword ptr [ebp-28h],edx

乘积和除法是通过调用特殊例程来执行的。

关于c++ - 64 位类型和操作如何在 32 位体系结构的最低级别上实现？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/20772949/

上实何在012Ddword012c++

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