【ARMv8 编程】A64 数据处理指令——位域字节操作指令

news2024/11/9 1:39:39

有些指令将字节、半字或字扩展到寄存器大小，可以是 X 或 W。这些指令存在于有符号（SXTB、SXTH、SXTW）和无符号（UXTB、UXTH）变体中，并且是适当的位域操作指令。

这些指令的有符号和无符号变体都将字节、半字或字（尽管只有 SXTW 对字进行操作）扩展到寄存器大小。源始终是 W 寄存器。目标寄存器是 X 或 W 寄存器，但 SXTW 除外，它必须是 X 寄存器。

例如：SXTB X0, W1 —— 通过重复字节的最左边的位，将寄存器 W1 的最低有效字节从 8 位符号扩展为 64 位。

位域指令类似于 ARMv7 中存在的指令，包括位域插入 （BFI） 以及有符号和无符号位域提取 （(S/U)BFX）。还有额外的位域指令，例如 BFXIL（低位域提取和插入）、UBFIZ（无符号位域插入零）和 SBFIZ（有符号位域插入零）。

还有 BFM、UBFM 和 SBFM 指令。 这些是 ARMv8 新增的位域移动指令。但是，不需要明确使用这些指令，因为为所有情况提供了别名。这些别名是已经描述的位域操作：[SU]XT[BHWX]、ASR/LSL/LSR immediate、BFI、BFXIL、SBFIZ、SBFX、UBFIZ 和 UBFX。

CLZ —— 计数寄存器中的前导零位。

RBIT —— 反转所有位。

REV —— 反转寄存器的字节顺序。

REV16 —— 反转寄存器中每个半字的字节顺序。

REV32 —— 反转寄存器中每个字的字节顺序。

REV、REV16、可以在字（32 位）或双字（64 位）大小的寄存器上执行，REV32 仅适用于 64 位寄存器。

1. SXTB

SXTB（Signed Extend Byte）指令从寄存器中提取一个 8 位值，将其符号扩展到寄存器的大小，并将结果写入目标寄存器。该指令是 SBFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

SXTB <Wd>, <Wn>

等价指令

SBFM <Wd>, <Wn>, #0, #7

64-bit (sf == 1 && N == 1)

SXTB <Xd>, <Wn>

等价指令

SBFM <Xd>, <Xn>, #0, #7

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

下面是使用 SXTB 指令的例子。

    long long int x = 0;
    int y = 0x7080;

    asm volatile(
        "SXTB %x[x], %w[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 SXTB %x[x], %w[y] 将 %w[y] 的最低 8 位符号扩展为 64 位，也就是 0x7080 中的 0x80（0b1000 0000）符号位为 1，扩展到 64 位，即 0xFFFF FFFF FFFF FF80，十进制为 -128，这也是最终 x 的值。

2. SXTH

SXTH（Sign Extend Halfword —— 符号扩展半字）指令提取一个 16 位值，将其符号扩展到寄存器的大小，并将结果写入目标寄存器。该指令是 SBFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

SXTH <Wd>, <Wn>

等价指令

SBFM <Wd>, <Wn>, #0, #15

64-bit (sf == 1 && N == 1)

SXTH <Xd>, <Wn>

等价指令

SBFM <Xd>, <Xn>, #0, #15

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

下面是使用 SXTH 指令的例子。

    long long int x = 0;
    int y = 0x7080;

    asm volatile(
        "SXTH %x[x], %w[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 SXTH %x[x], %w[y] 将 %w[y] 的最低 16 位符号扩展为 64 位，也就是 0x7080 中的 0x7080（0b0111 0000 1000 0000）符号位为 0，扩展到 64 位，还是 0x7080，十进制为 28800，这也是最终 x 的值。

3. SXTW

SXTW（Sign Extend Word —— 符号扩展字）指令将一个字符号扩展到寄存器的大小，并将结果写入目标寄存器。该指令是 SBFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

64-bit

SXTW <Xd>, <Wn>

等价指令

SBFM <Xd>, <Xn>, #0, #31

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

下面是使用 SXTW 指令的例子。

    long long int x = 0;
    int y = 0x7080;

    asm volatile(
        "SXTW %x[x], %w[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 SXTW %x[x], %w[y] 将 %w[y] 符号扩展为 64 位，也就是 0x7080 中的 0x7080（0b0000 0000 0000 0000 0111 0000 1000 0000）符号位为 0，扩展到 64 位，还是 0x7080，十进制为 28800，这也是最终 x 的值。

4. UXTB

UXTB（Unsigned Extend Byte —— 无符号扩展字节） 从寄存器中提取一个 8 位值，将其零扩展到寄存器的大小，并将结果写入目标寄存器。该指令是 UBFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit

UXTB <Wd>, <Wn>

等价指令

UBFM <Wd>, <Wn>, #0, #7

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

下面是使用 UXTB 指令的例子。

    int x = 0;
    int y = 0x7080;

    asm volatile(
        "UXTB %w[x], %w[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 UXTB %w[x], %w[y] 将 %w[y] 扩展为 32 位，也就是 0x7080 中的 0x80（0b1000 0000）扩展到 32 位（以零填充扩展位），最终还为 0x80，这也是最终 x 的值。

5. UXTH

UXTH（Unsigned Extend Halfword —— 无符号扩展半字） 从寄存器中提取一个 16 位值，将其零扩展到寄存器的大小，并将结果写入目标寄存器。该指令是 UBFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit

UXTH <Wd>, <Wn>

等价指令

UBFM <Wd>, <Wn>, #0, #15

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

下面是使用 UXTH 指令的例子。

    int x = 0;
    int y = 0x77777080;

    asm volatile(
        "UXTH %w[x], %w[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 UXTH %w[x], %w[y] 将 %w[y] 扩展为 32 位，也就是 0x77777080 的低 16 位，即 0x7080（0b0111 0000 1000 0000）扩展到 32 位（以零填充扩展位），最终还为 0x7080，这也是最终 x 的值。

6. BFI

BFI（Bitfield Insert —— 位域插入）指令将 <width> 位的位域从源寄存器的最低有效位复制到目标寄存器的位位置 <lsb>，而其他目标位保持不变。该指令是 BFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

BFI <Wd>, <Wn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

BFM <Wd>, <Wn>, #(-<lsb> MOD 32), #(<width>-1)

64-bit (sf == 1 && N == 1)

BFI <Xd>, <Xn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

BFM <Xd>, <Xn>, #(-<lsb> MOD 64), #(<width>-1)

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<lsb> 对于 32 位变体：是目标位域的 lsb 的位数，范围为 0 到 31。对于 64 位变体：是目标位域的 lsb 的位数，范围为 0 到 63。

<width> 对于 32 位变体：是位域的宽度，范围为 1 到 32-<lsb>。对于 64 位变体：是位域的宽度，范围为 1 到 64-<lsb>。

下图是 BFI W0, W0, #9, #6 指令操作示意图：

在这里插入图片描述

下面是使用 BFI 指令的例子。

    long long int x = -1;
    long long int y = 0x77777080;

    asm volatile(
        "BFI %x[x], %x[y], #16, #16\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 BFI %x[x], %x[y], #16, #16 将 %x[y] 最低 16 位复制到 %x[x] 的 16 ~ 31 位，也就是 0x77777080 的低 16 位，即 0x7080（0b0111 0000 1000 0000）复制到 %x[x] 的 16 ~ 31 位，最终的结果就是 0xFFFF FFFF 7080 FFFF，这也是最终 x 的值。

7. BFC

BFC（Bitfield Clear —— 位域清零） 将目标寄存器的位位置 <lsb> 处的 <width> 位的位域设置为零，而其他目标位保持不变。该指令是 BFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

BFC <Wd>, #<lsb>, #<width>

等价指令

BFM <Wd>, WZR, #(-<lsb> MOD 32), #(<width>-1)

64-bit (sf == 1 && N == 1)

BFC <Xd>, #<lsb>, #<width>

等价指令

BFM <Xd>, XZR, #(-<lsb> MOD 64), #(<width>-1)

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<lsb> 对于 32 位变体：是目标位域的 lsb 的位数，范围为 0 到 31。对于 64 位变体：是目标位域的 lsb 的位数，范围为 0 到 63。

<width> 对于 32 位变体：是位域的宽度，范围为 1 到 32-<lsb>。对于 64 位变体：是位域的宽度，范围为 1 到 64-<lsb>。

下图是 BFC W1, #3, #4 指令操作示意图：

在这里插入图片描述

下面是使用 BFC 指令的例子。

    long long int x = -1;

    asm volatile(
        "BFC %x[x], #8, #8\n"
    :[x] "+r"(x)
    :
    : "cc", "memory");

执行 BFC %x[x], #8, #8 将 %x[x] 寄存器的 8 ~ 15 位（宽度为 8）清零，即 0xFFFF FFFF FFFF 00FF，这也是最终 x 的值。

8. SBFX

SBFX（Signed Bitfield Extract —— 有符号位域提取） 指令复制一个 <width> 位的位域，从源寄存器中的位位置 <lsb> 开始到目标寄存器的最低有效位，并将位域前面的目标位设置为位域最高有效位的副本。该指令是 SBFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

SBFX <Wd>, <Wn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

SBFM <Wd>, <Wn>, #<lsb>, #(<lsb>+<width>-1)

64-bit (sf == 1 && N == 1)

SBFX <Xd>, <Xn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

SBFM <Xd>, <Xn>, #<lsb>, #(<lsb>+<width>-1)

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<lsb> 对于 32 位变体：是源位域的 lsb 的位数，范围为 0 到 31。对于 64 位变体：是源位域的 lsb 的位数，范围为 0 到 63。

<width> 对于 32 位变体：是位域的宽度，范围为 1 到 32-<lsb>。对于 64 位变体：是位域的宽度，范围为 1 到 64-<lsb>。

下面是使用 SBFX 指令的例子。

    long long int x = 0;
    long long int y = 0x87;

    asm volatile(
        "SBFX %x[x], %x[y], #4, #4\n"
    :[x] "+r"(x),
     [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 SBFX %x[x], %x[y], #4, #4，首先将 %x[y] 寄存器内的 0x87 的 4 ~ 7 位复制到 %x[x] 寄存器的 0 ~ 3 位，又因为 0x87 的第七位为 1，所以使用 1 扩展 %x[x] 的 4 ~ 63 位（这里体现了符号位），即 0xFFFF FFFF FFFF FF80，这也是最终 x 的值。

9. UBFX

UBFX（Unsigned Bitfield Extract —— 无符号位域提取）指令复制一个 <width> 位的位域，从源寄存器中的位位置 <lsb> 开始到目标寄存器的最低有效位，并将位域前面的目标位设置为零。该指令是 UBFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

UBFX <Wd>, <Wn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

UBFM <Wd>, <Wn>, #<lsb>, #(<lsb>+<width>-1)

64-bit (sf == 1 && N == 1)

UBFX <Xd>, <Xn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

UBFM <Xd>, <Xn>, #<lsb>, #(<lsb>+<width>-1)

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<lsb> 对于 32 位变体：是源位域的 lsb 的位数，范围为 0 到 31。对于 64 位变体：是源位域的 lsb 的位数，范围为 0 到 63。

<width> 对于 32 位变体：是位域的宽度，范围为 1 到 32-<lsb>。对于 64 位变体：是位域的宽度，范围为 1 到 64-<lsb>。

下图是 UBFX W1, W0, #18, #7 指令操作示意图：

在这里插入图片描述

下面是使用 UBFX 指令的例子。

    long long int x = 0;
    long long int y = 0x87;

    asm volatile(
        "UBFX %x[x], %x[y], #4, #4\n"
    :[x] "+r"(x),
     [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 UBFX %x[x], %x[y], #4, #4，首先将 %x[y] 寄存器内的 0x87 的 4 ~ 7 位复制到 %x[x] 寄存器的 0 ~ 3 位，接着使用 0 扩展 %x[x] 的 4 ~ 63 位，即 0x8，这也是最终 x 的值。

10. BFXIL

位域提取并在低端插入，其他位不变。该指令是 BFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

BFXIL <Wd>, <Wn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

BFM <Wd>, <Wn>, #<lsb>, #(<lsb>+<width>-1)

64-bit (sf == 1 && N == 1)

BFXIL <Xd>, <Xn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

BFM <Xd>, <Xn>, #<lsb>, #(<lsb>+<width>-1)

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<lsb> 是源位域的“lsb”的位数。对于 32 位变体：范围为 0 到 31；对于 64 位变体：范围为 0 到 63。

<width> 是位域的宽度。对于 32 位变体：范围为 1 到 32-<lsb>；对于 64 位变体：范围为 1 到 64-<lsb>。

下面是使用 BFXIL 指令的例子。

    long long int x = 0x4444;
    long long int y = 0x87;

    asm volatile(
        "BFXIL %x[x], %x[y], #4, #4\n"
    :[x] "+r"(x),
     [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 BFXIL %x[x], %x[y], #4, #4，首先将 %x[y] 寄存器内的 0x87 的 4 ~ 7 位复制到 %x[x] 寄存器的 0 ~ 3 位，其它位保持不变，所以最终 %x[x] 的值为 0x4448。

11. UBFIZ

无符号位域插入零，左右为零。该指令是 UBFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

UBFIZ <Wd>, <Wn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

UBFM <Wd>, <Wn>, #(-<lsb> MOD 32), #(<width>-1)

64-bit (sf == 1 && N == 1)

UBFIZ <Xd>, <Xn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

UBFM <Xd>, <Xn>, #(-<lsb> MOD 64), #(<width>-1)

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<lsb> 是源位域的“lsb”的位数。对于 32 位变体：范围为 0 到 31；对于 64 位变体：范围为 0 到 63。

<width> 是位域的宽度。对于 32 位变体：范围为 1 到 32-<lsb>；对于 64 位变体：范围为 1 到 64-<lsb>。

下面是使用 UBFIZ 指令的例子。

    long long int x = 0x444444;
    long long int y = 0x89;

    asm volatile(
        "UBFIZ %x[x], %x[y], #8, #8\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 UBFIZ %x[x], %x[y], #8, #8，首先将 %x[y] 寄存器内的 0x89 低 8 位复制到 %x[x] 寄存器的 8 ~ 15 位，其它位全部清零，所以最终 %x[x] 的值为 0x8900。

12. SBFIZ

带符号的位域插入零，符号复制到左边，零复制到右边。该指令是 SBFM 指令的别名。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

SBFIZ <Wd>, <Wn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

SBFM <Wd>, <Wn>, #(-<lsb> MOD 32), #(<width>-1)

64-bit (sf == 1 && N == 1)

SBFIZ <Xd>, <Xn>, #<lsb>, #<width>

等价指令

SBFM <Xd>, <Xn>, #(-<lsb> MOD 64), #(<width>-1)

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<lsb> 是源位域的“lsb”的位数。对于 32 位变体：范围为 0 到 31；对于 64 位变体：范围为 0 到 63。

<width> 是位域的宽度。对于 32 位变体：范围为 1 到 32-<lsb>；对于 64 位变体：范围为 1 到 64-<lsb>。

下面是使用 SBFIZ 指令的例子。

    long long int x = 0x444444;
    long long int y = 0x89;

    asm volatile(
        "SBFIZ %x[x], %x[y], #8, #8\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 SBFIZ %x[x], %x[y], #8, #8，首先将 %x[y] 寄存器内的 0x89 低 8 位复制到 %x[x] 寄存器的 8 ~ 15 位，接着由于 0x89 符号位为 1，所以 16 ~ 63 位全部复制为 1， 0 ~ 7 位则清零，所以最终 %x[x] 的值为 0xFFFF FFFF FFFF 8900。

13. BFM

BFM（Bitfield move —— 位域移动）位域移动，其他位不变。该指令由别名 BFC、BFI 和 BFXIL 使用。

  • 如果 <imms> 大于或等于 <immr>，则将从源寄存器中的位位置 <immr> 开始的（<imms> - <immr> + 1）位的位域复制到目标寄存器的最低有效位。

  • 如果 <imms> 小于<immr>，则将源寄存器的最低有效位中的（<imms> + 1）位的位域复制到目标寄存器的位位置（regsize - <immr>），其中 regsize 是 32 或 64 位的目标寄存器大小。

在这两种情况下，目的寄存器的其他位保持不变。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

BFM <Wd>, <Wn>, #<immr>, #<imms>

64-bit (sf == 1 && N == 1)

BFM <Xd>, <Xn>, #<immr>, #<imms>

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<immr> 是循环右移量，在“immr”字段中编码。对于 32 位变体：在 0 到 31 的范围内；对于 64 位变体：是在 0 到 63 范围内。

<imms> 是要从源移动的最左边的位数（the leftmost bit number to be moved from the source），编码在“imms”字段中。对于 32 位变体：在 0 到 31 的范围内；对于 64 位变体：范围从 0 到 63。

下面是使用 BFM 指令的例子。

    long long int x = 0x444444;
    long long int y = 0x79;

    asm volatile(
        "BFM %x[x], %x[y], #8, #4\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 BFM %x[x], %x[y], #8, #4，将 0x79（0b01111001） 中的 0 ~ 4 位（4 + 1 = 5 共 5 位）（0b11001）移动到目标寄存器 %x[x]，也就是将 0x19 移动到 %x[x] 的最左边（从 64 - 8 = 56 位开始复制），其它位保持不变，最终为 0x1900 0000 0044 4444。

14. UBFM

UBFM（Unsigned Bitfield Move —— 无符号位域移动）指令通常通过其别名之一进行访问，该别名始终是反汇编的首选。

  • 如果 <imms> 大于或等于 <immr>，则将从源寄存器中的位位置 <immr> 开始的（<imms> - <immr> + 1）位的位域复制到目标寄存器的最低有效位。

  • 如果 <imms> 小于<immr>，则将源寄存器的最低有效位中的（<imms> + 1）位的位域复制到目标寄存器的位位置（regsize - <immr>），其中 regsize 是 32 或 64 位的目标寄存器大小。

在这两种情况下，位域前面和后面的目标位都设置为零。

该指令由别名 LSL（立即数）、LSR（立即数）、UBFIZ、UBFX、UXTB 和 UXTH 使用。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

UBFM <Wd>, <Wn>, #<immr>, #<imms>

64-bit (sf == 1 && N == 1)

UBFM <Xd>, <Xn>, #<immr>, #<imms>

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<immr> 是循环右移量，在“immr”字段中编码。对于 32 位变体：在 0 到 31 的范围内；对于 64 位变体：是在 0 到 63 范围内。

<imms> 是要从源移动的最左边的位数（the leftmost bit number to be moved from the source），编码在“imms”字段中。对于 32 位变体：在 0 到 31 的范围内；对于 64 位变体：范围从 0 到 63。

下面是使用 UBFM 指令的例子。

    long long int x = 0x444444;
    long long int y = 0x79;

    asm volatile(
        "UBFM %x[x], %x[y], #8, #4\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 UBFM %x[x], %x[y], #8, #4，将 0x79（0b01111001） 中的 0 ~ 4 位（4 + 1 = 5 共 5 位）（0b11001）移动到目标寄存器 %x[x]，也就是将 0x19 移动到 %x[x] 的最左边（从 64 - 8 = 56 位开始复制），其它位清零，最终为 0x1900 0000 0000 0000。

15. SBFM

SBFM（Signed Bitfield Move —— 有符号位域移动）指令通常通过其别名之一访问，该别名始终是反汇编的首选。

  • 如果 <imms> 大于或等于 <immr>，则将从源寄存器中的位位置 <immr> 开始的（<imms> - <immr> + 1）位的位域复制到目标寄存器的最低有效位。

  • 如果 <imms> 小于<immr>，则将源寄存器的最低有效位中的（<imms> + 1）位的位域复制到目标寄存器的位位置（regsize - <immr>），其中 regsize 是 32 或 64 位的目标寄存器大小。

在这两种情况下，位域后面的目的位被设置为零，位域前面的位被设置到位域的最高有效位的拷贝。

该指令由别名 ASR（立即数）、SBFIZ、SBFX、SXTB、SXTH 和 SXTW 使用。

在这里插入图片描述

32-bit (sf == 0 && N == 0)

SBFM <Wd>, <Wn>, #<immr>, #<imms>

64-bit (sf == 1 && N == 1)

SBFM <Xd>, <Xn>, #<immr>, #<imms>

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

<immr> 是循环右移量，在“immr”字段中编码。对于 32 位变体：在 0 到 31 的范围内；对于 64 位变体：是在 0 到 63 范围内。

<imms> 是要从源移动的最左边的位数（the leftmost bit number to be moved from the source），编码在“imms”字段中。对于 32 位变体：在 0 到 31 的范围内；对于 64 位变体：范围从 0 到 63。

下面是使用 SBFM 指令的例子。

    long long int x = 0x444444;
    long long int y = 0x79;

    asm volatile(
        "SBFM %x[x], %x[y], #8, #4\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 SBFM %x[x], %x[y], #8, #4，将 0x79（0b01111001） 中的 0 ~ 4 位（4 + 1 = 5 共 5 位）（0b11001）移动到目标寄存器 %x[x]，也就是将 0x19 移动到 %x[x] 的最左边（从 64 - 8 = 56 位开始复制），它的后面的位清零，前面的位由于符号位为 1，因此全部复制为 1，最终为 0xF900 0000 0000 0000。

16. CLZ

计算前导零位数：Rd = CLZ(Rn)。

在这里插入图片描述

32-bit (sf = 0)

CLZ <Wd>, <Wn>

64-bit (sf = 1)

CLZ <Xd>, <Xn>

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

下面是使用 CLZ 指令的例子。

    long long int x = 0;
    long long int y = 0x79;

    asm volatile(
        "CLZ %x[x], %x[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 CLZ %x[x], %x[y]，计算 %x[y] 前导零的位数，即 0x79（0b01111001）中前导零的位数，也就是 64 - 7 = 57，最终将 57 写入 %x[x]。

17. RBIT

RBIT 指令反转所有位（反转位序）。

在这里插入图片描述

32-bit (sf = 0)

RBIT <Wd>, <Wn>

64-bit (sf = 1)

RBIT <Xd>, <Xn>

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

下面是使用 RBIT 指令的例子。

    long long int x = 0;
    long long int y = 0x79;

    asm volatile(
        "RBIT %x[x], %x[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 RBIT %x[x], %x[y]，反转 %x[y] 中的所有位（反转位序），即 0x79（0b01111001）反转为 0x9E00 0000 0000 0000，最终将 0x9E00 0000 0000 0000 写入 %x[x]。

18. REV

REV 指令反转所有字节。

在这里插入图片描述

32-bit (sf = 0)

REV <Wd>, <Wn>

64-bit (sf = 1)

REV <Xd>, <Xn>

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

下面是使用 REV 指令的例子。

    long long int x = 0;
    long long int y = 0x12436579;

    asm volatile(
        "REV %x[x], %x[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 REV %x[x], %x[y]，反转 %x[y] 中的所有字节，即 0x12436579 反转为 0x7965 4312 0000 0000，最终将 0x7965 4312 0000 0000 写入 %x[x]。

19. REV16

REV16 指令反转 16 位半字中的字节。

在这里插入图片描述

32-bit (sf = 0)

REV16 <Wd>, <Wn>

64-bit (sf = 1)

REV16 <Xd>, <Xn>

<Wd> 是通用目标寄存器的 32 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Wn> 是通用源寄存器的 32 位名称，在“Rn”字段中编码。

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

在这里插入图片描述

下面是使用 REV16 指令的例子。

    long long int x = 0;
    long long int y = 0x12436579;

    asm volatile(
        "REV16 %x[x], %x[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 REV16 %x[x], %x[y]，反转 %x[y] 中 16 位半字中的字节，即 0x12436579 反转为 0x43127965，最终将 0x43127965 写入 %x[x]。

20. REV32

REV32 指令反转 32 位字中的字节。

在这里插入图片描述

64-bit

REV32 <Xd>, <Xn>

<Xd> 是通用目标寄存器的 64 位名称，在“Rd”字段中编码。

<Xn> 是通用源寄存器的 64 位名称，在“Rn”字段中编码。

在这里插入图片描述

下面是使用 REV32 指令的例子。

    long long int x = 0;
    long long int y = 0x12436579;

    asm volatile(
        "REV32 %x[x], %x[y]\n"
    :[x] "+r"(x),
    [y] "+r"(y)
    :
    : "cc", "memory");

执行 REV32 %x[x], %x[y]，反转 %x[y] 中 32 位字中的字节，即 0x12436579 反转为 0x79654312，最终将 0x79654312 写入 %x[x]。

参考资料

1.《ARMv8-A-Programmer-Guide》
2.《Arm® A64 Instruction Set Architecture Armv8, for Armv8-A architecture profile》

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