计算机组成 -- goto

CPU执行指令

CPU是由一堆寄存器组成的，而寄存器是由多个触发器（Flip-Flop）或者锁存器（Latches）组成的简单电路
- 触发器和锁存器是两种不同原理的数字电路组成的逻辑门
N个触发器或者锁存器，就可以组成一个N位的寄存器，能保存N位的数据，64位的Intel服务器，寄存器就是64位的
寄存器分类
- PC寄存器（Program Counter Register），也称为指令地址寄存器（Instruction Address Register）
  - 用来存放下一条需要执行的计算机指令的内存地址
- 指令寄存器（Instruction Register）
  - 用来存放当前正在执行的指令
- 条件码寄存器（Status Register）
  - 用里面的一个个标志位（Flag），存放CPU进行算术或者逻辑计算的结果
- 其它
  - 整数寄存器、浮点数寄存器、向量寄存器、地址寄存器、通用寄存器
程序执行
- CPU会根据PC寄存器里面的地址，从内存里把需要执行的指令读取到指令寄存器里面执行
- 然后根据指令长度自增，开始顺序读取下一条指令，一个程序的指令，在内存里面是连续保存的，也会一条条顺序加载
- 特殊指令，如J类指令（跳转指令），会直接修改PC寄存器里面的地址值
  - 这样下一条要执行的指令就不是从内存里面顺序加载的了

if-else

// test.c

#include <time.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
  srand(time(NULL));
  int r = rand() % 2;
  int a = 10;
  if (r == 0)
  {
    a = 1;
  } else {
    a = 2;
  }
}

1 2	$ gcc -g -c test.c $ objdump -d -M intel -S test.o

......
int main()
{
......
  if (r == 0)
  33:    83 7d fc 00          	cmp    DWORD PTR [rbp-0x4],0x0
  37:    75 09                	jne    42 <main+0x42>
  {
    a = 1;
  39:    c7 45 f8 01 00 00 00 	mov    DWORD PTR [rbp-0x8],0x1
  40:    eb 07                	jmp    49 <main+0x49>
  } else {
    a = 2;
  42:    c7 45 f8 02 00 00 00 	mov    DWORD PTR [rbp-0x8],0x2
  }
}
  49:    c9                   	leave
  4a:    c3                   	ret

对于r == 0的条件判断，被编译成了cmp和jne这两条指令

cmp指令比较了前后两个操作数的值
- DWORD PTR代表操作的数据类型是32位的整数，[rbp-0x4]是一个寄存器的地址，从寄存器里拿到的变量r的值
- 第2个操作数0x0：常量0的16进制表示
- cmp指令的比较结果，会存入到条件码寄存器当中去
  - 如果比较的结果为True，即r==0，就把零标志条件码（对应的条件码是ZF，Zero Flag）设置位1
  - Intel CPU的其它标志位
    - 进位标志（CF，Carry Flag）、符号标志（SF，Sign Flag）、溢出标志（OF，Overflow Flag）
cmp指令执行完成后，PC寄存器会自动自增，开始执行下一条jne指令
- jne = jump if not equal，jne指令会查看对应的零标志位，如果为0，会跳转到42的位置
  - 42对应的是汇编代码的行号，也是else条件里面的第一条指令
  - 当发生跳转时
    - PC寄存器就不再自增，而是被直接设置成42，CPU再把42地址里的指令加载到指令寄存器来执行
    - 跳转到执行地址为42的指令，实际是一条mov指令
      - 该指令将2设置到另一个32位整型的寄存器地址，相当于一个赋值操作
    - 然后PC寄存器里的值继续自增，执行leave指令

如果r == 0条件满足，在赋值的mov指令执行完成后，有一个jmp的无条件跳转指令，跳转到49（leave指令）

for

// test.c

int main()
{
  int a = 0;
  for (int i = 0; i < 3; i++)
  {
    a += i;
  }
}

1 2	$ gcc -g -c -std=c99 for.c $ objdump -d -M intel -S for.o

......
int main()
{
......
  for (int i = 0; i < 3; i++)
   b:    c7 45 f8 00 00 00 00 	mov    DWORD PTR [rbp-0x8],0x0
  12:    eb 0a                	jmp    1e <main+0x1e>
  {
......
  for (int i = 0; i < 3; i++)
  1a:    83 45 f8 01          	add    DWORD PTR [rbp-0x8],0x1
  1e:    83 7d f8 02          	cmp    DWORD PTR [rbp-0x8],0x2
  22:    7e f0                	jle    14 <main+0x14>
  24:    b8 00 00 00 00       	mov    eax,0x0
  }
}
  29:    5d                   	pop    rbp
  2a:    c3                   	ret