X86C++反汇编05.除法优化-取模 和三目运算
高低版本区别比较大### 取模
### **取模 就是 jns 或者 有 a-qb 的或者有绝对值了3种情况**
#### 当模值(除数)为变量时,无优化
```
int main(int argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n",3 % argc );
return 0;
}
反汇编代码:
mov eax, 3
cdq
idiv
push edx
push offset aD ; "%d\r\n"
call sub_401020
add esp, 8
```
#### 无符号数 模2的整数次 幂
debug 版 没优化 release 会优化
```
int main(unsignedint argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n",argc % 2 );
return 0;
}
反汇编代码:
mov eax,
and eax, 1 ;取最低位
push eax
push offset aD ; "%d\r\n"
call sub_401020
分析: 取 %2 的值 其实没必要做除法,取最低位的值 其实就可以了,最低位是0,那么余数就是0,最低位是1,那么余数就是 1
同理推断:2^2 就取 最低2位就够了, 2^n取最低n 位 就够了
int main(unsignedint argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n",argc % 8);
return 0;
}
反汇编代码:
mov eax,
and eax, 7 ;8 = 2^3 取低3位111b= 7
push eax
push offset aD ; "%d\r\n"
call sub_401020
注意: 上式 1 必须连续 ,否则 就是 and 不是取模(即 1,3,7,.........., 2^(n-1) )
定式: 当 n 为 2的整数次幂 的常量是
argc%n的 反汇编代码为
mov eax,
and eax, n - 1
push eax
```
#### 无符号数模非2的整数次 幂
低版本无优化,高版本有优化
```
int main(unsignedint argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n",argc % 7 );
return 0;
}
低版本(VC6.0) 汇编代码
mov eax,
xor edx, edx
mov ecx, 7
div ecx
push edx
push offset aD ; "%d\r\n"
call sub_401020
高版本(VS2019)
int main(int argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n",argc % 7 );
return 0;
}
反汇编代码:
mov esi,
mov eax, 92492493h
imul esi
add edx, esi
sar edx, 2
mov ecx, edx
shr ecx, 1Fh
add ecx, edx
; 获取 q, a / 7
lea eax, ds:0
sub eax, ecx
;qb, q * 7
sub esi, eax
; a - qb, a - (a/b * b)
push esi
push offset _Format; "%d\r\n"
call _printf
分析 :
a /b=q ..r
r = a - qb
```
#### 有符号数 模2的整数次 幂
debug版 和 release 版都会优化
```
int main(int argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n",argc % 8 );
return 0;
}
mov eax,
and eax, 80000007h ;保留符号和低3位
jns short loc_401037 ;如果是负数,中间需要填1,如果模是0,直接跳走
dec eax
or eax, 0FFFFFFF8h ;低3位不变 , 中间填1
inc eax
loc_401037:
push eax
push offset Format ; "%d\r\n"
call _printf
分析:中间的dec和 inc 看着是没什么用,实际上是处理整除的情况(清掉高位的1)
无分支情况:
int main(int argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n",argc % -8 );
return 0;
}
反汇编代码:
;求绝对值,相当于b变成无符号取模再回填符号
mov eax,
cdq
xor eax, edx
sub eax, edx
;无符号取模
and eax, 7
;还原符号位
xor eax, edx ;此时 edx仍然保留 eax 的符号位
sub eax, edx
push eax
push offset aD ; "%d\r\n"
call sub_401030
分析: 余数的符号跟被除数相关,跟除数无关
当 B <0, B = 2^n
A % B =>|A| % |B| 结果在回填 A 的符号
andA,n-1 ;无符号取模
xor eax, edx ;回填A 的符号
sub eax, edx
```
**无分支求绝对值**
**mov eax ,n**
**cdq**
**xor eax ,edx**
**sub eax ,edx**
分析:
当 n 为正数时 dex 为 0,异或,减0,eax 的值不变
当 n 为父数时 dex 为 -1 (FFFFFFFF) , eax 异或 (FFFFFFFF)等于取反 , eax 减 dex等于 +1就相当于对eax求补
### 三目运算(条件表达式)
#### 基本原型
int main(int argc, char* argv[])
{
```
printf("%d\r\n", argc == 0 ? 0 : -1 );
```
```
return 0;
```
}
!(./notesimg/1657526284110-da8b13b6-018b-4d62-b102-2b0db9f4cb41.png)
当表达式 2 或 3 不为常量,没有优化空间
反汇编代码:
mov eax,
**neg** eax ;=>0 -eax 只有当eax 等于 0 是cf 才不产生借位
**sbb** eax, eax ;sbb A,B => A = A - B - CF
push eax
push offset Format ; "%d\r\n"
call _printf
分析: neg sbb 是一个很经典的组合,间接造一个 0 和 -1出来,便于后继的位运算
当eax =0 时 , **neg** eax -> cf =0 => **sbb** eax, eax-> eax = eax - eax - cf = 0
当eax !=0 时 ,**neg** eax -> cf =1 => **sbb** eax, eax-> eax = eax - eax - cf = -1
注意:如果 sbb 上面是 cmp , 也会产生 neg 一样的效果
```
int main(int argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n", argc == 0 ? 32 : 48 );
return 0;
}
反汇编代码:
mov eax ,argc
neg eax
sbb eax ,eax
add eax, 48-32
add eax,32
分析 :
当 argc =0; 到 sbb 之后 eax = 0; add eax, 48-32=>eax = 0
当 argc !=0; 到 sbb 之后eax = -1; add eax, 48-32=>eax = 16
```
**三目运算无分支定式**
A ==0 ? B : C
movreg, A
neg reg
sub reg, reg
and reg, C - B
add B
如果表达式不等 A !=0 ? B : C
可以换成等式 A ==0 ? C : B
如果 是A == n ?B : C可以在neg 之前 加一条 subreg, n
#### setxx 指令
经过 cmp/test / sub / add 等处理(影响标志)之后, 后面出现了 setxx r8指令(设置8位寄存器的值为0或1)
| | 有符号 | 无符号 |
| ------ | -------- | -------- |
| 大于 | Greate | Above|
| 小于 | Less | Blow |
```
cmpeax,100
setgecl
上式意思是 eax跟100比较 如果大于等于(g e)100 , cl=1 否则 cl = 0
setge=>set +g (Greate) + e (Equal)
xorecx ,ecx
cmpeax,100
setgecl
dececx
上式意思是 eax跟100比较 如果大于等于(g e)100 , ecx = 0 否则 ecx= -1
```
```
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n",argc >= 100 ? 32 : 48);
return 0;
}
反汇编代码:
xor eax, eax
cmp , 64h ; 跟100比较
setl al ;如果小于 al = 1 否则 al = 0
dec eax ; 变成0 和 -1
and al, 0F0h ; 0F0h 是 -16
add eax, 30h ; ;加上 48
push eax
push offset Format ; "%d\r\n"
call _printf
```
#### cmovxx 指令
在**高版本**中:
经过 cmp/test / sub / add 等处理(影响标志)之后, 后面出现了cmovxx reg32 , reg32
A>= 100 ? 32 : 48
moveax , 32
movecx , 48
cmpA,100
cmovleax,ecx
上式意思是 ,eax = 32,ecx = 48 ,比较 A 和 100 的大小,如果小于 ,就把eax = ecx否则值不变
```
int main(int argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n", argc == 0 ? 0 : -1);
return 0;
}
反汇编代码
mov eax,
neg eax
sbb eax, eax
push eax
push offset _Format; "%d\r\n"
call _printf
如果是 0 和 -1 就不会使用 cmovxx 指令 ,跟低版本一样
int main(int argc, char* argv[])
{
printf("%d\r\n", argc == 0 ? 100 : -100 );
return 0;
}
反汇编代码
push ebp
mov ebp, esp
cmp , 0
mov ecx, 64h
mov eax, 0FFFFFF9Ch
cmovz eax, ecx
push eax
push offset _Format; "%d\r\n"
call _printf
```
### 常见优化方案
编译器的工作过程可以
分为几个阶段：
1. 预处理 :除以 以 # 号开头的文件,对源码进行查找替换,得到的还是源码
2. 词法分析 : 运算符,表达式 ,生成表达式 树
例如: 计算一个表达式 " a + b * c - d / e "
最简单的方法是生成一个表达式树
!(./notesimg/1657531661827-0e425f17-3b31-422e-acf6-373833946695.png)
中序遍历 : a + b * c - d / e
先序遍历 : - + a * b c / d e (波兰式 : 前缀表达式,操作在前,操作树在后)
后序遍历: a b c * + d e / -
人类习惯的是 中序
c 和 汇编语言 习惯先序 (容易转成函数调用)
c 用函数调用来表达上式 sub(add (a mul (b,c) ),div(d,e) )
中国传统是 逆波兰表达式 ,操作数在前,操作符在后
1. 语法分析
2. 语义分析 :转成流程图
3. 中间代码生成 : 把图换成语言再存储
4. 目标代码生成。 : 跟平台相关,生成机器指令
其中，优化的机会一般存在于中间代码生成和目标代码生成这两个阶段
**常见的与设备无关的优化方案有以下几种:**
\1. 常量折叠
\2. 常量传播
\3. 减少变量
\4. 公共表达式
\5. 复写传播
\6. 剪去不可达分支（剪支优化）
\7. 顺序语句代替分支
\8. 强度削弱
\9. 数学变换
\10. 代码外提
```
unsignedint u = 10;
intn = 20;
printf("请输入2个整数,以空格分隔\r\n");
scanf_s("%d %d", &u, &n);
printf("%d\r\n", u % 16);
printf("%d\r\n", u % 9);
printf("%d\r\n", u % 2);
printf("%d\r\n", n % 2);
printf("%d\r\n", n % 11);
printf("%d\r\n", n % 8);
printf("%d\r\n", n % -4);
printf("%d\r\n", n == 10 ? 6 : 5 );
printf("%d\r\n", n == 10 ? 5 : 6);
printf("%d\r\n", n >= 10 ? 10 : 20);
printf("%d\r\n", n >= 10 ? 20 : 10);
.text:004010A0 push esi
.text:004010A1 push edi ; ArgList
.text:004010A2 push offset Format ; "请输入2个整数,以空格分隔\r\n"
.text:004010A7 mov dword ptr , 0Ah
.text:004010AE mov , 14h
.text:004010B5 call sub_401020
.text:004010BA lea eax,
.text:004010BD push eax
.text:004010BE lea eax,
.text:004010C1 push eax ; Arglist
.text:004010C2 push offset aDD ; "%d %d"
.text:004010C7 call sub_401050
.text:004010CC mov eax, dword ptr
.text:004010CF and eax, 0Fh
.text:004010D2 push eax ; ArgList
.text:004010D3 push offset aD ; "%d\r\n"
.text:004010D8 call sub_401020
.text:004010DD mov ecx, dword ptr
.text:004010E0 mov eax, 38E38E39h
.text:004010E5 mul ecx
.text:004010E7 shr edx, 1
.text:004010E9 lea eax,
.text:004010EC sub ecx, eax
.text:004010EE push ecx ; ArgList
.text:004010EF push offset aD ; "%d\r\n"
.text:004010F4 call sub_401020
.text:004010F9 mov eax, dword ptr
.text:004010FC and eax, 1
.text:004010FF push eax ; ArgList
.text:00401100 push offset aD ; "%d\r\n"
.text:00401105 call sub_401020
.text:0040110A mov eax,
.text:0040110D and eax, 80000001h
.text:00401112 jns short loc_401119
.text:00401114 dec eax
.text:00401115 or eax, 0FFFFFFFEh
.text:00401118 inc eax
.text:00401119
.text:00401119 loc_401119: ; CODE XREF: _main+82↑j
.text:00401119 push eax ; ArgList
.text:0040111A push offset aD ; "%d\r\n"
.text:0040111F call sub_401020
.text:00401124 mov ecx,
.text:00401127 mov eax, 2E8BA2E9h
.text:0040112C imul ecx
.text:0040112E sar edx, 1
.text:00401130 mov eax, edx
.text:00401132 shr eax, 1Fh
.text:00401135 add eax, edx
.text:00401137 imul eax, 0Bh
.text:0040113A sub ecx, eax
.text:0040113C push ecx ; ArgList
.text:0040113D push offset aD ; "%d\r\n"
.text:00401142 call sub_401020
.text:00401147 mov eax,
.text:0040114A and eax, 80000007h
.text:0040114F jns short loc_401156
.text:00401151 dec eax
.text:00401152 or eax, 0FFFFFFF8h
.text:00401155 inc eax
.text:00401156
.text:00401156 loc_401156: ; CODE XREF: _main+BF↑j
.text:00401156 push eax ; ArgList
.text:00401157 push offset aD ; "%d\r\n"
.text:0040115C call sub_401020
.text:00401161 mov eax,
.text:00401164 add esp, 40h
.text:00401167 cdq
.text:00401168 xor eax, edx
.text:0040116A sub eax, edx
.text:0040116C and eax, 3
.text:0040116F xor eax, edx
.text:00401171 sub eax, edx
.text:00401173 push eax ; ArgList
.text:00401174 push offset aD ; "%d\r\n"
.text:00401179 call sub_401020
.text:0040117E xor eax, eax
.text:00401180 cmp , 0Ah
.text:00401184 setz al
.text:00401187 add eax, 5
.text:0040118A push eax ; ArgList
.text:0040118B push offset aD ; "%d\r\n"
.text:00401190 call sub_401020
.text:00401195 xor eax, eax
.text:00401197 cmp , 0Ah
.text:0040119B setnz al
.text:0040119E add eax, 5
.text:004011A1 push eax ; ArgList
.text:004011A2 push offset aD ; "%d\r\n"
.text:004011A7 call sub_401020
.text:004011AC mov esi, 0Ah
.text:004011B1 mov edi, 14h
.text:004011B6 cmp , esi
.text:004011B9 mov eax, edi
.text:004011BB cmovgeeax, esi
.text:004011BE push eax ; ArgList
.text:004011BF push offset aD ; "%d\r\n"
.text:004011C4 call sub_401020
.text:004011C9 cmp , esi
.text:004011CC cmovgeesi, edi
.text:004011CF push esi ; ArgList
.text:004011D0 push offset aD ; "%d\r\n"
.text:004011D5 call sub_401020
.text:004011DA push offset Command; "pause"
.text:004011DF call ds:system
```
{:-_-qiang-_-:}分析计算优化 很厉害啊 膜拜神贴，后面的请保持队形~
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