处理器如何处理条件？

Question

那么，超低级的IF()是什么样子的，x86处理器是如何处理它的？

Answer 1

处理器有"Branch if“指令，当满足某个条件时，它会进行分支，否则它会继续执行下一条指令。

所以

if(A)
{
    dosomething;
}

会变成

load A into register 0
if the zero flag is set (ie, register 0 contains 0x00) then jump to endcondition)
dosomething
endcondition:

更复杂的条件( if(A || B && C) )成为使寄存器处于0或非零状态的指令序列，因此分支指令可以根据条件标志跳转或不跳转。

有许多条件标志(零、进位、负、溢出等)，一些分支指令也在更复杂的条件下操作(例如，它实际上可能会检查一个寄存器是否等于另一个寄存器，而不是简单地查看标志)。每种体系结构都是不同的，并进行权衡，因此指令集是完整的，但也是快速和紧凑的。

正如moocha在评论中指出的那样，一些架构允许你对一些、许多甚至所有指令应用条件，因此你可能不仅有“分支if”指令，还有“and if”、“add if”、“move if”等指令。

一旦涉及到流水线、乱序执行、缓存、微代码和所有其他高级主题，除了这个简单的解释之外，x86非常非常复杂。对于大多数目的，上述解释就足够了。但是，如果您正在编写一个手工制作的非常非常紧密的算法，则必须考虑这些因素，以获得最大的性能和吞吐量。

不过，这是另一个问题的主题。

-Adam

Answer 2

使用C编译器的输出非常容易(使用-S开关打开gcc)来查看给定的C代码片段在编译时将生成什么输出。不过，在玩具程序上使用优化时要小心。如果您不小心，优化器通常会优化掉总会以某种方式出现的条件条件(有关更详细的解释，请参阅this article on microbenchmarks )。

例如，一个简单的C程序：

#include <stdio.h>

int main (int argc, char **argv) {
    int ii = 10;
    int jj = 20;
    if (jj > ii) {
        puts ("jj > ii \n");
    }
    return 0;
}

编译为以下汇编语言：

    .file   "foo.c"
    .section    .rodata
.LC0:
    .string "jj > ii \n"
    .text
.globl main
    .type   main, @function
main:
    leal    4(%esp), %ecx
    andl    $-16, %esp
    pushl   -4(%ecx)
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    pushl   %ecx
    subl    $20, %esp
    movl    $10, -8(%ebp)
    movl    $20, -12(%ebp)
    movl    -12(%ebp), %eax
    cmpl    -8(%ebp), %eax
    jle .L2
    movl    $.LC0, (%esp)
    call    puts
.L2:
    movl    $0, %eax
    addl    $20, %esp
    popl    %ecx
    popl    %ebp
    leal    -4(%ecx), %esp
    ret
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (Ubuntu 4.3.2-1ubuntu12) 4.3.2"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

对于正在发生的事情的简要剖析：

第一部分(.rodata)使用字符串声明一个常量，第二部分正在初始化堆栈上ii和jj变量的内容。

• cmpl -8(%ebp), %eax中的位进行实际比较；jle指令跳过对'puts‘的调用，这实际上是'if’语句的逻辑颠倒。

• 在标签'.L2‘之后，系统正在整理堆栈顶部并从调用中返回。

Answer 3

它是一个分支指令，依赖于特定的机器架构。它找出如何设置内存位置或寄存器来测试特定的低级条件-如分支-如果不等于或分支-如果不是零，... -执行该测试，然后跳转(或如果条件失败则不跳转)到内存的另一部分。显然，如果你有一个复杂的条件，它可能需要计算许多不同的条件，并可能涉及几个分支指令。