8086MASM汇编深入理解指令对标志位的影响

0. 指令对标志位影响

1. 指令对标志位影响速查表

	CF	OF	SF	ZF	PF	AF
传送指令mov, xchg, lea,push, pop, in, out	x	x	x	x	x	x
算术指令add, adc, sub, sbb, cmp, neg	o (当成无符号数运算有进位借位则CF=1)	o (当成有符号数运算溢出则OF=1)	o	o	o	o(低8位产生进位/高8位产生借位则AF=1)
算术指令inc, dec	x	o	o	o	o	x
逻辑指令and, test, or, xor	置cf=0	置of=0	o	o	o	x
逻辑指令not	x	x	x	x	x	x
移位指令shl=sal, shr, sar	o (无论左移右移算数逻辑移出了1就CF=1)	o (移位后最高位改变则OF=1)	o	o	o	x
循环移位rol, ror, rcl, rcr	o (无论左移右移算数逻辑移出了1就CF=1)	o (移位后最高位改变则OF=1)	x	x	x	x

2. flags标志寄存器: 标志位含义解读

flags

flags = [x, x, x, x, of(11), df(10), if(9), tf(8), sf(7), zf(6), x, af(4), x, pf(2), x, cf(0)]

1. 状态标志cf, pf, af, zf, sf, of

标志位	功能和取值
cf	进位标志（Carry Flag）
pf	奇偶标志（Parity Flag）。若PF=1，表示操作结果中“1”的个数为偶数，否则PF=0。这个标志位主要用于检查数据传送过程中的错误, 和方便软件实现奇偶校验。
af	辅助进位标志（Auxiliary Carry Flag）也叫半进位标志, 若AF=1表示字节运算产生低半字节向高半字节的进位或借位，否则AF=0. 主要用于BCD码运算的十进制调整。
zf	全零标志（Zero Flag）。若ZF=1，表示操作结果全为零
sf	符号标志（Sign Flag）。若SF=1，表示符号数运算后的结果为负数
of	溢出标志OF=1，表示当进行算术运算时，结果超过了最大范围

2. 控制标志df, if, tf

标志位	功能和取值
df	方向标志, 用于串指令, 若DF=1, 表示执行字符串操作时按着从高地址向低地址方向进行(si, di自减)；否则DF=0。DF位可由指令控制。
if	中断标志, 用于是否允许响应可屏蔽中断
tf

详解：

1. 传送指令

传送类指令都不影响标志位

	操作数形式	功能	对标志的影响
mov	mov dest, src(不限制宽度) 限制: 1. seg间传送 2. mem间传送 3. 立即数传给seg 4. cs出现	传送	不影响任何
xchg	xchg dest, src(不限制宽度) 限制: 1. seg间传送, 2. mem间传送, 3. 立即数出现	交换两操作数	不影响任何
lea	lea r16, mem	获取有效地址	不影响任何
push	push r16/m16/i16/seg	进栈	不影响任何
pop	pop r16/m16/seg	出栈	不影响任何

2. 算术指令

都不允许

1. op imm, imm
2. op mem, mem
3. op seg, xxx

CF, OF深入理解

1. CF: 当成无符号数时, 加有进位则CF=1, 被减数小于减数(注意是当成无符号数时有借位)CF=1

   举例:

   真值:1 - (-2) = 3,

   补码: 0x01H - 0xFEH:

   标志: OF = 0(真值为3没溢出), CF = 1(解释为无符号数时0x01H小于0xFEH, 产生借位)

2. OF: 用双符号位判断, 或者用真值有没有超过表示范围判断

	操作数形式	功能	对标志影响
add	add dest, src	dest << dest + src	全影响
adc	adc dest, src	dest << dest + src + cf	全影响
inc	inc r/m	r/m << r/m + 1	除cf 全影响
sub	sub dest, src	dest << dest - src	全影响
sbb	sbb dest, src	dest << dest - src - cf	全影响
dec	dec r/m	r/m << r/m - 1	除cf 全影响
neg	neg r/m	r/m << 0 - r/m	全影响(等于用0减)
cmp	cmp dest, src	dest - src	全影响

• MUL IMUL

  MUL指令若高一半不为0则of=cf=1

  IMUL指令若高一半是低一半的符号扩展则of=cf=1

  乘法指令只影响OF位和CF位，对其他位没定义

• DIV IDIV

  除法指令对6个标志位均没定义

3. 逻辑/位指令

都不允许

1. op imm, imm
2. op mem, mem
3. op seg, xxx

	操作数形式	功能	对标志的影响
and	and dest, src	逻辑与	置cf=of=0, sf, zf, pf, 对af无定义
test	test dest, src	逻辑与(但不改变寄存器值)	置cf=of=0, sf, zf, pf, 对af无定义
or	or dest, src	逻辑或	置cf=of=0, sf, zf, pf, 对af无定义
xor	xor dest, src	异或	置cf=of=0, sf, zf, pf, 对af无定义
not	not r/m	取反	不影响任何

4. 移位指令

1. 移出1则cf=1
2. 最高位改变则of=1(有实际意义)
3. 对af无定义

sf, zf, pf循环移位不影响, 其他移位影响

	功能	对标志的影响
shl = sal(没有任何区别)	为什么算术左移和逻辑左移是一样的, 因为无论是有符号还是无符号数, 左移进来的一定是0(无论从标志含义还是结果角度都是一样的,这正是补码设计的精妙之处)	移出1则cf=1 最高位改变则of=1(有实际意义) sf,pf,zf 对af无定义
shr	逻辑右移	移出1则cf=1 最高位改变则of=1(有符号负数必溢出) sf,pf,zf 对af无定义
sar	算术右移	移出1则cf=1 最高位改变则of=1(实际上不可能溢出) sf,pf,zf 对af无定义
rol	循环左移	移出1则cf=1 最高位改变则of=1(有实际意义) 对sf,pf,zf无影响 对af无定义
ror	循环右移	移出1则cf=1 最高位改变则of=1(有实际意义) 对sf,pf,zf无影响 对af无定义
rcl	带cf循环左移	移出1则cf=1 最高位改变则of=1(有实际意义) 对sf,pf,zf无影响 对af无定义
rcr	带cf循环右移	移出1则cf=1 最高位改变则of=1(有实际意义) 对sf,pf,zf无影响 对af无定义

5. 分支指令: 标志位的应用

1. cmp

2. jmp label/r16/m16

(1) 功能: ip << label/r16/m16

(2) 扩展:

jmp short ptr xxx 跳转范围-128~127

jmp near ptr xxx 跳转范围-32768~32767

jmp far ptr xxx

这个不止会修改ip还会修改cs, 由于代码段过长,可能导致一个段放不下的跳转

ip修改为xxx的偏移地址

cs修改为xxx的段地址, 只有jmp far ptr label, 或者jmp 段地址:偏移地址, 两种会改变cs的值

3. jcc label

(1) 功能:满足条件"cc"则跳转到label,否则执行下一条指令

(2)分类掌握

1. 检查单个标志位

J[flag]/JN[flag]

考察flag位为1(J[flag])或为0(JN[flag])

其中特别的有JZ=JE(cmp后zf为1等价于两数相等), JC=JB(cmp后cf为1等价于两数看成无符号数时被减数小于减数即below)

2. 大小关系

below => B: 无符号数的小于

less => L: 有符号数的小于

greater => G: 有符号数的大于

equal => Z: 等于, 加在大小关系的后面

答疑:

1. 为什么没有无符号数的大于? 因为光凭标志位CF无法判断被减数是否大于减数, 但是通过SF和OF可以判断, 因此有符号数和无符号数的"大于"关系合并为用SF和OF判断

2. 为什么SF不等于OF代表小于? SF不等于OF分两种情况

   1. SF=1, OF=0, 表示结果为负数, 结果没溢出. 这种情况大家一般都能理解: OF=0说明运算结果的真值是正确的, 此时两数相减结果为负数说明被减数小于减数, 这是数学常识

   2. SF=0, OF=1, 表示结果为正数, 但是发生了溢出, 这是对被减数小于减数的一种特殊情况的补充

      先给结论: 这是在考虑负数减正数但是结果溢出了的情况

      我们来考虑怎样的情况会产生这样的标志. 以八位的减法运算来举例, 分类讨论, 先考察哪些减法会产生溢出, 再来考察SF是否=0, 揪出这种特殊的减法

      • 正数减正数: 不可能出现溢出. 原因: 正数减正数想要溢出一定是下溢, 考虑最极端情况, 最小的正数减去最大的正数: 1 - 127 = -126 > -128没有溢出
      • 正数减负数: 可能出现溢出. 原因: 正数减负数想要溢出一定是上溢, 考虑极端情况, 最小的正数减去最小的负数(绝对值最大): 真值: 1- (-128) = 129 > 127 确实产生了溢出, 但是相减后SF=1(01H - 80H = 81H, SF=1), 不满足条件
      • 负数减负数: 不可能溢出, 同正数减正数
      • 负数减正数: 可能出现溢出, 负数减正数如果溢出一定是下溢, 考虑极端情况, 最小的负数减去最大的正数: -128 - 127 = -255 < -128 狠狠的溢出了, 再考察SF, SF=0 (80H - 7FH = 01H, SF=0). 那有的同学会问了, 那要是没溢出怎么办, 那就回到了SF=1, OF=0的情况

      过程中还产生了个二级结论, 若OF=1, 1. SF=1一定是正数减负数 2. SF=0一定是负数减正数