05.条件执行与分支

条件执行

在之前讨论CPSR寄存器那部分时，我们大概提了一下条件执行这个词。条件执行用来控制程序执行跳转，或者满足条件下的特定指令的执行。相关条件在CPSR寄存器中描述。寄存器中的比特位的变化决定着不同的条件。比如说当我们比较两个数是否相同时，我们使用的Zero比特位(Z=1)，因为这种情况下发生的运算是a-b=0。在这种情况下我们就满足了EQual的条件。如果第一个数更大些，我们就满足了更大的条件Grater Than或者相反的较小Lower Than。条件缩写都是英文首字母缩写，比如小于等于Lower Than(LE)，大于等于Greater Equal(GE)等。 下面列表是各个条件的含义以及其检测的状态位(条件指令都是其英文含义的缩写，为了便于记忆不翻译了)：

我们使用如下代码来实践条件执行相加指令：

.global main
main:
        mov     r0, #2     /* 初始化值 */
        cmp     r0, #3     /* 将R0和3相比做差，负数产生则N位置1 */
        addlt   r0, r0, #1 /* 如果小于等于3，则R0加一 */
        cmp     r0, #3     /* 将R0和3相比做差，零结果产生则Z位置一，N位置恢复为0 */
        addlt   r0, r0, #1 /* 如果小于等于3，则R0加一R0 IF it was determined that it is smaller (lower than) number 3 */
        bx      lr

上面代码段中的第一条CMP指令将N位置一同时也就指明了R0比3小。之后ADDLT指令在LT条件下执行，对应到CPSR寄存器的情况时V与N比特位不能相同。在执行第二条CMP前，R0=3。所以第二条置了Z位而消除了N位。所以ADDLT不会执行R0也不会被修改，最终程序结果是3。

分支和循环指令

分支指令(也叫分支跳转)允许我们在代码中跳转到别的段。当我们需要跳到一些函数上执行或者跳过一些代码块时很有用。这部分的最佳例子就是条件跳转IF以及循环。先来看看IF分支。

.global main
main:
mov r1, #2 / 初始化 a /
mov r2, #3 / 初始化 b /
cmp r1, r2 / 比较谁更大些 /
blt r1_lower / 如果R2更大跳转到r1_lower /
mov r0, r1 / 如果分支跳转没有发生，将R1的值放到到R0 /
b end / 跳转到结束 /
r1_lower:
mov r0, r2 / 将R2的值放到R0 /
b end / 跳转到结束 /
end:
bx lr / THE END /

上面的汇编代码的含义就是找到较大的数，类似的C伪代码是这样的:

int main() {
    int max = 0;
    int a = 2;
    int b = 3;
    if(a < b) {
        max = b;
    }
    else {
        max = a;
    }
    return max;
}

再来看看循环中的条件分支:

.global main
main:
mov r0, #0 / 初始化 a /
loop:
cmp r0, #4 / 检查 a==4 /
beq end / 如果是则结束 /
add r0, r0, #1 / 如果不是则加1 /
b loop / 重复循环 /
end:
bx lr / THE END /

对应的C伪代码长这样子:

int main() {
    int a = 0;
    while(a < 4) {
        a= a+1;
    }
    return a;
}

B/BX/BLX

有三种类型的分支指令:

• Branch(B) 简单的跳转到一个函数
• Branch link(BL) 将下一条指令的入口(PC+4)保存到LR，跳转到函数
• Branch exchange(BX) 以及 Branch link exchange(BLX) 与B/BL相同，外加执行模式切换(ARM与Thumb)

需要寄存器类型作为第一操作数:BX/BLX reg BX/BLX指令被用来从ARM模式切换到Thumb模式。

.text
.global _start
_start:
.code 32 @ ARM模式
add r2, pc, #1 @ PC+1放到R2
bx r2 @ 分支切换到R2
.code 16          @ Thumb模式
 mov r0, #1

上面的代码将当前的PC值加1存放到了R2中(此时PC指向其后两条指令的偏移处)，通过BX跳转到了寄存器指向的位置，由于最低有效位为1，所以切换到Thumb模式执行。

条件分支指令

条件分支指令是指在满足某种特定条件下的跳转指令。指令模式是跳转指令后加上条件后缀。我们用BEQ来举例吧。下面这段汇编代码对一些值做了操作，然后依据比较结果进行条件分支跳转。

.text
.global _start
_start:
mov r0, #2
mov r1, #2
add r0, r0, r1
cmp r0, #4
beq func1
add r1, #5
b func2
func1:
mov r1, r0
bx lr
func2:
mov r0, r1
bx lr