立即數的判斷方法一
時間：2016-12-14作者：華清遠見
在ARM匯編的數據處理指令中經常會使用到常數，而ARM匯編中規定使用的常數必 須是立即數。ARM立即數的是由一個8位的常數循環右移偶數位得到的，其中循環右移 的位數由一個4位2進制的兩倍表示，公式如下: immediate=immed_8&<(2*rotate_imm4) “<<”表示循環右移 簡單的說一個常數如果可以由一個8位的常數循環移位偶數位得到，那么就是立即數。 為什么會有立即數這樣的規定呢，這是由于所有的ARM指令是精簡指令集，指令長度固定都是32位，對于ARM數據處理指令自然也是一樣。數據處理指令大致可包含3類，數據傳送指令、數據算術邏輯運算指令和數據比較指令。在一條ARM數據處理指令中，除了要包含處理的數據值外，還要標識ARM命令名稱，控制位，寄存器等其他信息。這樣在一條ARM數據處理指令中，能用于表示要處理的數據值的位數只能小于32位。 ARM在指令格式中設定，只能用指令機器碼32位中的低12位來表示要操作的常數。ARM處理器是按32位來處理數據的，ARM處理器處理的數據是32位，如果簡單的用這12位來表示，顯然范圍太小了，為了擴展到32位，因此使用了構造的方法，在12位中用8位表示基本數據值，用4位表示位移值，通過用8位基本數據值往右循環移動4位位移值*2次，來表示要操作的常數。這里要強調終的循環次數是4位位移值乘以2得到的，所以得到的終循環次數肯定是一個偶數，為什么要乘以2呢，實質還是因為范圍不夠，4位表示位移次數，大才15次，加上8位數據還是不夠32位，這樣只能通過ALU的內部結構設計將4位位移次數乘以2，這樣就能用12位表示32位常數了。 通過循環偶數位得的到操作數，擴大了操作數的范圍，但也帶來了問題，并不是每個數據都能通過8位基本數據循環移動偶數為得到，如果你在ARM數據處理指令中使用的操作數，不是立即數，比如MOV R1,#0x12345678,編譯器就會報錯，所以我們在使用前必須進行判斷，這也是很多ARM相關求職筆試中常考的一道題目。 那怎樣怎么快速判斷一個數是否是立即數，對于簡單的數字我們可以直接判斷，比如小于255的數字肯定是立即數。對相對復雜的數字進行判斷就需要先把它轉換為2進制形式,然后根據定義進行判斷了。我這里總結了個比較快速的方法： 1、把數據轉換成二進制形式，從低位到高位寫成4位1組的形式，高位一組不夠四位的，在高位前面補0。 2、數1的個數，如果大于8個肯定不是立即數，如果小于等于8進行下面步驟。 3、如果數據中間有連續的大于等于24個0,循環左移4的倍數，使高位全為0。 4、找到高位的1，去掉前面大偶數個0。 5、找到低位的1，去掉后面大偶數個0。 6、數剩下的位數，如果小于等于8位，那么這個數就是立即數，反之就不是立即數。 針對可能現的情況，我舉5個典型例子： （1）0x4FF （2）0x122 （3）0x234 （4）0xF000000F （5）0x8000007F 例1: 0x4FF 第一步：0100 1111 1111 第二步：其中1的個數是9個，大于8個，判定不是立即數 例2： 0x122 第一步： 0001 0010 0010 第二步： 其中1的個數4個，小于8，繼續 第三步： 其中沒有連續大于等于24個0，繼續 第四部： xx01 0010 0010 （高位前面有3個0，大偶數2，去掉2個0） 第五步： xx10 0011 0010 （低位后面只有1個0，大偶數0） 第六部： 剩下10 0011 0010 共10位，大于8，判定0x122不是立即數 例3： 0x234 第一步： 0010 0011 0100 第二步： 其中1的個數4個，小于8，繼續 第三步： 其中沒有連續大于等于24個0，繼續 第四部： xx10 0011 0100 第五步： xx10 0011 01xx 第六部： 剩下10 0011 01 共8位，等于8，判定0x234是立即數 例4： 0xF000000F 第一步： 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 第二步： 其中1的個數8個，沒有大于8，繼續 第三步： 其中有連續24個0，循環左移4位，使高位全為0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 第四部： xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 1111 1111 第五步： xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 1111 1111 第六部： 剩下1111 1111共8位，等于8，判定0xF000000F是立即數 例5： 0x8000007F 第一步： 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111 第二步： 其中1的個數8個，沒有大于8，繼續 第三步： 其中有連續24個0，循環左移4位，使高位全為0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111 1000 第四部： xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 0111 1111 10xx 第五步： xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 0111 1111 10xx 第六部： 剩下0111 1111 10共10位，等于8，判定0x7000008F是立即數 問題還沒有結束，我們在ARM匯編中如何規避立即數這個問題呢，其實可以使用ARM匯編LDR偽指令，例如直接把MOV指令變為， LDR R1，=0x12345678這樣編譯器就不會報錯了。但這種方法也有弊端會增加開銷和影響執行效率。同時ARM匯編中還有有效數的概念，比如 MOV R1,#0xFFFFFFFF 指令中 0xFFFFFFFF 不是立即數，但是是有效數，編譯器自動把原指令變換為 MVN R1,#0，也不會報錯。有效數判定：原數是立即數或者原數反碼是立即數。 相關資訊
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