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c语言三种循环语句的差异:汇编层面解释

C/C++/C# 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

c语言三种循环语句的差异:汇编层面解释

c语言三种循环语句的差异:汇编层面解释

先前学习CSAPP中指令的跳转时,书中展示了一段c语言程序编译后的汇编代码,想自己生成汇编代码观察,故留此文记录。

对于一段c语言程序而言,有三种循环实现的方式:do-while循环,while循环,for循环。每个初学者都会编制使用三种循环的代码,但是三种代码对应的汇编程序有何区别,值得研究。

  1. do-while 循环

    展示以下代码:初始值为10,循环自减2,为0时退出:

    #include
    
    int main(){
      int i =10;
      do{
        i-=2;
      }while(i>0);
    }
    

    使用以下指令编译生成汇编代码

    gcc -S do_while.c -Og
    

    展示其结果:

    .cfi_startproc
            endbr64
            movl    $10, %eax
    .L2:
            subl    $2, %eax
            testl   %eax, %eax 
            ;test比较指定位(由操作数决定)是否为1,没有任何一位满足的zf=1,其余情况为0.
            ;在这里可以用生成的0标志位判断jg是否发生跳转
            jg      .L2
            ;指令根据先前一条生成的符号判断是否转移,转移条件为SF=OF 并且 ZF=0
            movl    $0, %eax
            ;i赋值为0?是为了返回值为0
            ret
    .cfi_endproc
    
    

    再次尝试,修改循环的退出条件此时c代码改为:

    #include
    
    int main(){
      int i =10;
      do{
        i-=3;
      }while(i>0);
      i = 9;
      printf("%d",i);
    }
    

    此时出现的汇编代码为:

            .cfi_startproc
            endbr64
            subq    $8, %rsp;rsp栈指针寄存器
            .cfi_def_cfa_offset 16
            movl    $10, %eax
    .L2:
            subl    $3, %eax
            testl   %eax, %eax
            jg      .L2
            movl    $9, %edx
            leaq    .LC0(%rip), %rsi
            movl    $1, %edi
            movl    $0, %eax 
            call    __printf_chk@PLT
            movl    $0, %eax;为何两次?
            addq    $8, %rsp
            .cfi_def_cfa_offset 8
            ret
            .cfi_endproc
    
    
  2. 以while形式写一个循环

    #include
    
    int main(){
      int i =10;
      while(i>0){
              i-=2;
      }
      return 0;
    }
    

    其汇编代码为:

            .cfi_startproc
            endbr64
            movl    $10, %eax
    .L2:
            testl   %eax, %eax ;先判断
            jle     .L4;i>0,也就是i<=0时候继续执行
            ;若判断i大于等于的话,变为js(i为负数时转移)
            subl    $2, %eax
            jmp     .L2 ;跳转至下一次
    .L4:
            movl    $0, %eax
            ret
            .cfi_endproc
    
  3. 以for形式写一个循环:

    #include
    
    int main(){
      int i ;
      for(i=10;i>0;i-=2){}
      return 0;
    }
    

    其汇编结果如下所示,基本与while形式没有差异。

            .cfi_startproc
            endbr64
            movl    $10, %eax
    .L2:
            testl   %eax, %eax
            jle     .L4
            subl    $2, %eax
            jmp     .L2
    .L4:
            movl    $0, %eax
            ret
            .cfi_endproc
    

经过上述分析,在汇编层面上总结三种循环的特点:

  • do-while形式的循环只有一次跳转,由于先判断后执行的特点,判断处于靠下位置,判断不满足条件后就直接退出,因此只需要一个跳转语句。
  • while 和 for 形式存在两个跳转,这是由于先判断后执行。L2段判断并且执行,L4段退出。
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