计算机系统基础 8 循环程序

概要

两种实现方法——分支指令实现和专门的循环语句实现以及有关循环的优化。

分支指令实现

倒计数

       ……

       MOV ECX，循环次数

LOOPA：……

       ……

       DEC   ECX

       JNE   LOOPA

正计数

       ……

       MOV ECX，0

LOOPA：

       ……

       INC ECX

       CMP ECX, n

       JNE LOOPA

循环次数不固定

比如要求一个以0为结束符的字符串的长度，需要通过指令来测试条件是否成立，决定继续循环还是结束循环。

下面例子（AX）中 1 出现的次数 -> CL

MOV CL, 0

L: AND AX , AX

    JZ   EXIT

    SAL AX , 1

    JNC L

    INC CL

    JMP L

EXIT:

或者这样

      MOV   CL, 0

      MOV   BX, 16

L:    SAL   AX , 1

      JNC   NEXT

      INC   CL

NEXT: DEC   BX

      JNZ   L

专门的循环指令

LOOP    标号

LOOPE   标号

LOOPNE 标号

JECXZ   标号

LOOP

① (ECX) -1 ➡ ECX，

②若（ECX) 不为0, 则转标号处执行。

基本等价于：

DEC ECX

JNZ 标号

（但LOOP指令对标志位无影响!）

LOOPE / LOOPZ

①（ECX) - 1 ➡ ECX，

② 若(ECX)不为0, 且ZF=1,则转标号处执行。

(等于或为0循环转移指令, 本指令对标志位无影响)

32位段用 ECX， 16位段用 CX

例：判断以BUF为首址的10个字节中是否有非0字节。

    有，则置ZF为0, 否则ZF置为1。

      MOV    ECX, 10

      MOV    EBX, OFFSET BUF -1

L3 : INC    EBX

      CMP    BYTE PTR [EBX], 0

      LOOPE L3

LOOPNE / LOOPNZ

①(ECX) -1 ➡ ECX

②若(ECX)≠0, 且ZF=0,则转标号处执行。

例：判断以MSG为首址的10个字节中的串中是否有空格字符。无空格字符，置ZF为0，否则为1。

       MOV     ECX, 10

       MOV     EBX, OFFSET MSG -1

L4 :   INC     EBX

       CMP     BYTE PTR [EBX],‘ ’

       LOOPNE L4

JECXZ 标号

若（ECX) 为0, 则转标号处执行。

（先判断，后执行循环体时，可用此语句，标号为循环结束处）

有关循环的优化方法

循环展开

int i = 0, sum = 0, a[5];

    ……

for (i = 0; i < 5; i++)       sum += a[i];

Debug版本：

00D71750 mov   dword ptr [i],0

00D71757 jmp   f+62h (0D71762h)

00D71759 mov   eax,dword ptr [i]

00D7175C add   eax,1

00D7175F mov   dword ptr [i],eax

00D71762 cmp   dword ptr [i],5

00D71766 jge   f+77h (0D71777h)

00D71768 mov   eax,dword ptr [i]

00D7176B mov   ecx,dword ptr [sum]

00D7176E add   ecx,dword ptr a[eax*4]

00D71772 mov   dword ptr [sum],ecx

00D71775 jmp   f+59h (0D71759h)

00D71777 // 循环结束

Release版本：

mov eax,dword ptr [ebp-8]

add eax,dword ptr [ebp-0Ch]

add eax,dword ptr [ebp-10h]

add eax,dword ptr [ebp-14h]

add eax,dword ptr [ebp-18h]

mov sum, eax

若循环变量从5改为n

          mov edi, sum ; edi来存放和

          xor eax, eax ; eax 对应 i

          mov edx, n    ; edx 对应 n

          jmp main+0C5h (05E1145h)

005E1140 add edi,dword ptr [ebp+eax*4-18h]

005E1144 inc eax

005E1145 cmp eax,edx

005E1147 jl   main+0C0h (05E1140h)

变量与寄存器绑定，语句数量大幅减少，循环部分由 10 条语句减为 4 条语句

传输优化

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>

void main()
{
char  buf1[20];
char  buf2[20];
int   i;
scanf("%s", buf1); 
for (i = 0;i < 20;i++)
   buf2[i] = buf1[i];
printf("%s\n", buf2);
return;
}

for (i = 0;i < 20;i++)

buf2[i] = buf1[i];

printf("%s\n", buf2);

0025109E mov         eax,dword ptr [ebp-8]

002510A1 movups      xmm0,xmmword ptr [buf1]

002510A5 mov         dword ptr [ebp-1Ch],eax

002510A8 lea         eax,[buf2]

002510AB push        eax

002510AC push        offset string "%s\n" (0252104h)

002510B1 movups      xmmword ptr [buf2],xmm0

002510B5 call        printf (0251020h)

可以看到，ebp - 8就是buf1+16

buf1 的前16个字节拷贝到 xmm0，后4个字节拷贝到 eax，再分别送到 buf2 相应位置

但是像这种，就不好优化

void main()
{
char  buf1[20];
char  buf2[20];
int   i;
scanf("%s", buf1); 
……
printf("%s\n", buf2);
return;
}
void fcopy(char* dst, char* src)
{
    int i;
    for (i = 0;i < 20;i++)
    {
       *dst = *src;
       dst++;
       src++;
    }
}

scanf("%s", buf1);

003D1090 lea         eax,[ebp-18h]

003D1093 push        eax

003D1094 push        3D2100h

003D1099 call        003D1050

003D109E add         esp,8

003D10A1 xor         eax,eax

fcopy(buf1-20, buf1);

003D10A3 mov         cl,byte ptr [ebp+eax-18h]

003D10A7 mov         byte ptr [ebp+eax-2Ch],cl

003D10AB inc         eax

003D10AC cmp         eax,14h

003D10AF jl          003D10A3

printf("%s\n", buf2);