CSAPP–第三章-程序的机器级表示（下下）

【CSAPP-深入理解计算机系统】3-7. 过程（函数调用）_哔哩哔哩_bilibili

【CSAPP-深入理解计算机系统】3-6.跳转指令与循环_哔哩哔哩_bilibili

跳转指令、

接下来看下跳转指令相关代码及汇编指令：

long absdiff_se(long x, long y)
{
    long result;
    if (x < y)
    {
        result = y - x;
    }
    else
    {
        result = x - y;
    }
    return result;
}

汇编后得到下面指令：

_Z10absdiff_sell:
    cmpq    %rsi, %rdi
    jge     .L2
    movq    %rsi, %rax
    subq    %rdi, %rax
    ret
.L2:
    movq    %rdi, %rax
    subq    %rsi, %rax
    ret

通过cmp指令首先设置x<y对应的标志寄存器的符号标志(SF)和溢出标志(OF)，然后跳转指令进行相应的位运算来判断其布尔值的真假，以此来判断是否发生跳转至.L2处，位运算计算方法如下图：

只不过，相比于代码中的x < y，汇编指令通过jge判断x是否大于等于y，ge是greater >和equal =的缩写。对于代码中的if-else语句，当满足条件时，程序洽着一条执行路径执行，当不满足条件时，就走另外一条路径。这种机制比较简单和通用，但是在现代处理器上，它的执行效率可能会比较低。针对这种情况，有一种替代的策略，就是使用数据的条件转移来代替控制的条件转移。还是针对两个数差的绝对值问题，给出了另外一种实现方式，我们既要计算y-x的值，也要计算x-y的值，分别用两个变量来记录结果，然后再判断x与y的大小，根据测试情况来判断是否更新返回值。这两种写法看上去差别不大，但第二种效率更高。具体如下所示：

上图c前面这几条指令都是普通的数据传送和减法操作。cmovge是根据条件码的某种组合来进行有条件的传送数据，当满足规定的条件时，将寄存器rdx内的数据复制到寄存器rax内。在这个例子中，只有当x大于等于y时，才会执行这一条指令。

更多指令如下所示：

为什么基于条件传送的代码会比基于跳转指令的代码效率高呢？这里涉及到现代处理器通过流水线来获得高性能。当遇到条件跳转时，处理器会根据分支预测器来猜测每条跳转指令是否执行，当发生错误预测时，会浪费大量的时间，导致程序性能严重下降。

循环、

汇编指令中并没有专门用于循环的指令，循环的实现是通过跳转和条件判断实现的。

对比一下for与while的汇编代码：

可以发现除了这一句跳转指令不同，其他部分都是一致的。这两个汇编代码是采用-Og选项产生的。综上所述，三种形式的循环语句都是通过条件测试和跳转指令来实现。以上则是三种循环的示例说明。

swich语句、

对于上面的代码，汇编代码如下：

cmpq指令设置状态寄存器，ja指令判断n是否超过6，超过的话跳转至default对应的L8程序段，case0、case6可通过跳转表访问不同分支。代码跳转表声明为一个长度为7的数组，每个元素都是一个指向代码位置的指针，具体关系如下图所示：

在这个例子中，程序使用跳转表来处理多重分支，甚至当switch有上百种情况时，虽然跳转表的长度会增加，但是程序的执行只需要一次跳转也能处理复杂分支的情况，与使用一组很长的if-else相比，使用跳转表的优点是执行switch语句的时间与case的数量是无关的。因此在处理多重分支的时，与一组很长的if-else相比，switch的执行效率要高。

程序调用过程相关知识、

为了方便讨论，以C语言代码函数调用为例，假设函数P调用函数Q，函数Q执行完毕后返回函数P，这一系列操作包括图中一个或多个机制：

C语言过程调用机制的关键特性在于使用栈数据结构提供FIFO内存管理原则，在过程P调用过程Q的例子中，可以看到当Q在执行时，P以及所有在向上追溯到P的调用链中的过程都被暂时挂起。当Q运行时，它只需要为局部变量分配新的存储空间，或设置到另一个过程的调用。另一方面，当Q返回时，任何它所分配的局部存储空间都可被释放。因此，程序可以用栈来管理它的过程所需要的存储空间，栈和程序寄存器存放着传递控制和数据、分配内存所需要的信息。当P调用Q时，控制和数据信息添加到栈尾。当P返回时，这些信息会被释放掉。