Segreti

Manipolazione dei bit

Ogni bit di un intero può essere usato per memorizzare un valore binario. Poiché molte situazioni coinvolgono informazioni binarie, come vero o falso, inclusione o esclusione, acceso o spento, la rappresentazione binaria di un intero a N bit fornisce un modo compatto per codificare lo stato binario di N elementi. Questo rende essenziale, in assembly, la capacità di manipolare bit e byte. Il set di istruzioni x86-64 offre un'ampia varietà di istruzioni di manipolazione bit a bit.

Manipolazione di un singolo bit

Queste istruzioni operano su singoli bit di un operando.

Prendono tutti due operandi: il secondo indica l'indice del bit su cui si opera nel primo operando. Tutti copiano il bit selezionato nel flag di carry (CF).

Operazioni bit a bit

Le operazioni bit a bit vengono eseguite su tutti i bit di un operando.

Hanno tutte un'istruzione con lo stesso nome dell'operazione bit a bit eseguita:

La maggior parte di esse prende due operandi, esegue un'operazione bit a bit su entrambi e memorizza il risultato nell'operando di destinazione. L'eccezione è not, che prende un solo operando di destinazione.

Maschere

Quando interpretiamo uno e zero rispettivamente come inclusione ed esclusione, un intero viene chiamato maschera di bit (o semplicemente maschera).

Una maschera di bit «filtra» gli elementi perché uno zero nel bit i-esimo esclude l'elemento i-esimo, mentre un uno lo include. Usiamo comunemente anche una maschera di bit per includere certi bit di un intero ed escluderne altri.

Ad esempio, sia A un intero la cui rappresentazione binaria è:

Sia inoltre M un intero la cui rappresentazione binaria è:

Entrambi sono interi a 8 bit. In questo caso, possiamo dire che M seleziona i bit 0, 2 e 3 di A ed esclude gli altri.

Le istruzioni bit a bit discusse prima sono utili per manipolare interi con le maschere. Ad esempio:

• Per azzerare i bit di A che non sono selezionati da M, esegui l'AND bit a bit: A AND M.
• Per impostare i bit di A selezionati da M, esegui l'OR bit a bit: A OR M.

Istruzione TEST

L'istruzione test esegue un AND bit a bit tra entrambi gli operandi e imposta i flag in base al risultato.

Se A è il primo operando e B il secondo:

Questa istruzione prende due operandi e aggiorna i flag, ma non modifica i suoi operandi.

Operazioni di shift

Queste istruzioni spostano i bit nell'operando di destinazione di un numero di posizioni specificato dal secondo operando. Il secondo operando deve essere un numero costante (un immediate) o il registro cl (gli 8 bit più bassi di rcx).

Nota che il conteggio nel secondo operando viene mascherato a 5 bit, o 6 bit con un operando di destinazione a 64 bit. Ogni bit successivo viene di fatto ignorato. Ciò significa che lo shift massimo è 31, o 63 con un operando a 64 bit.

Shl / Sal

Sia shl che sal eseguono esattamente la stessa operazione: uno è un alias dell'altro.

Ogni volta che viene eseguito uno shift a sinistra, i bit più vicini alla fine della sequenza rispetto alla lunghezza dello shift vengono prima spostati in CF e poi scartati. D'altra parte, all'inizio viene aggiunto un numero di nuovi bit azzerati pari alla lunghezza dello shift.

Poiché ogni bit in un intero rappresenta una potenza di 2, uno shift a sinistra di n posizioni ha l'effetto di moltiplicare l'intero per 2ⁿ.

Shr / Sar

Ci sono due istruzioni per spostare i bit a destra: shr e sar.

Ogni volta che viene usata una delle due istruzioni, i bit più vicini all'inizio della sequenza rispetto alla lunghezza dello shift vengono prima spostati in CF e poi scartati. D'altra parte, alla fine viene aggiunto un numero di nuovi bit pari alla lunghezza dello shift.

La differenza tra loro è che shr sposta bit 0 all'estremità sinistra, mentre sar sposta 1 se il bit più significativo era impostato e 0 altrimenti. Ciò significa che sar preserva il segno nello shift di un intero con segno.

Poiché ogni bit in un intero rappresenta una potenza di 2, uno shift a destra di n posizioni usando shr ha l'effetto di eseguire una divisione senza segno per 2ⁿ.

Analogamente, uno shift a destra di n posizioni usando sar ha l'effetto di eseguire una divisione con segno per 2ⁿ.

Operazioni di rotazione

Queste istruzioni spostano i bit nell'operando di destinazione di un numero di posizioni specificato dal secondo operando. Il secondo operando deve essere un numero costante (un immediate) o il registro cl (gli 8 bit più bassi di rcx).

La differenza tra una rotazione e uno shift è che una rotazione non scarta né aggiunge bit. I bit che verrebbero scartati da uno shift vengono invece spostati all'estremità opposta. Quindi tutti i bit rimangono, cambiano tutti posto.

Nota che il conteggio nel secondo operando viene mascherato a 5 bit, o 6 bit con un operando di destinazione a 64 bit. Ogni bit successivo viene di fatto ignorato. Ciò significa che la rotazione massima è 31, o 63 con un operando a 64 bit.

Altre istruzioni di manipolazione dei bit

Ci sono altre utili istruzioni di manipolazione dei bit:

Queste istruzioni funzionano tutte con due operandi a 16 bit, 32 bit o 64 bit. Non possono essere usate con operandi a 8 bit.