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立即數的判斷方法一

在(zai)ARM匯編(bian)的(de)數據處(chu)理指(zhi)令(ling)中經常(chang)會(hui)使用到常(chang)數，而ARM匯編(bian)中規(gui)定使用的(de)常(chang)數必 須是(shi)立即數。ARM立即數的(de)是(shi)由一個8位的(de)常(chang)數循環(huan)(huan)右(you)(you)移偶數位得到的(de)，其中循環(huan)(huan)右(you)(you)移 的(de)位數由一個4位2進制的(de)兩倍表示，公式(shi)如下:

immediate=immed_8&<(2*rotate_imm4) “<<”表示(shi)循(xun)環右移 簡單的說一個(ge)常(chang)數(shu)(shu)如(ru)果可以由一個(ge)8位(wei)的常(chang)數(shu)(shu)循(xun)環移位(wei)偶數(shu)(shu)位(wei)得到，那(nei)么就是(shi)立即(ji)數(shu)(shu)。

為什么(me)會有立即數(shu)這(zhe)樣的規(gui)定呢(ni)，這(zhe)是由于所有的ARM指(zhi)(zhi)令是精簡(jian)指(zhi)(zhi)令集(ji)，指(zhi)(zhi)令長(chang)度固定都是32位(wei)，對于ARM數(shu)據(ju)(ju)處(chu)理(li)指(zhi)(zhi)令自然也是一樣。數(shu)據(ju)(ju)處(chu)理(li)指(zhi)(zhi)令大致可包含(han)3類，數(shu)據(ju)(ju)傳(chuan)送指(zhi)(zhi)令、數(shu)據(ju)(ju)算術(shu)邏輯運算指(zhi)(zhi)令和數(shu)據(ju)(ju)比較指(zhi)(zhi)令。在(zai)一條ARM數(shu)據(ju)(ju)處(chu)理(li)指(zhi)(zhi)令中，除了要包含(han)處(chu)理(li)的數(shu)據(ju)(ju)值(zhi)外(wai)，還要標識ARM命令名稱，控制(zhi)位(wei)，寄(ji)存器等(deng)其他信息。這(zhe)樣在(zai)一條ARM數(shu)據(ju)(ju)處(chu)理(li)指(zhi)(zhi)令中，能用于表示要處(chu)理(li)的數(shu)據(ju)(ju)值(zhi)的位(wei)數(shu)只能小于32位(wei)。

ARM在(zai)指(zhi)令(ling)(ling)格式(shi)中設(she)定，只能用(yong)指(zhi)令(ling)(ling)機器(qi)碼32位(wei)(wei)中的(de)(de)(de)低(di)12位(wei)(wei)來表(biao)示(shi)要(yao)(yao)操作(zuo)的(de)(de)(de)常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。ARM處(chu)理器(qi)是按32位(wei)(wei)來處(chu)理數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據的(de)(de)(de)，ARM處(chu)理器(qi)處(chu)理的(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據是32位(wei)(wei)，如果簡單的(de)(de)(de)用(yong)這12位(wei)(wei)來表(biao)示(shi)，顯(xian)然范圍太小(xiao)了(le)(le)(le)，為(wei)了(le)(le)(le)擴展到32位(wei)(wei)，因(yin)此(ci)使用(yong)了(le)(le)(le)構(gou)造的(de)(de)(de)方法，在(zai)12位(wei)(wei)中用(yong)8位(wei)(wei)表(biao)示(shi)基本數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據值，用(yong)4位(wei)(wei)表(biao)示(shi)位(wei)(wei)移(yi)值，通過用(yong)8位(wei)(wei)基本數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據值往右循(xun)環(huan)(huan)移(yi)動4位(wei)(wei)位(wei)(wei)移(yi)值*2次(ci)(ci)，來表(biao)示(shi)要(yao)(yao)操作(zuo)的(de)(de)(de)常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。這里要(yao)(yao)強調終的(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)次(ci)(ci)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)是4位(wei)(wei)位(wei)(wei)移(yi)值乘以(yi)(yi)2得到的(de)(de)(de)，所(suo)以(yi)(yi)得到的(de)(de)(de)終循(xun)環(huan)(huan)次(ci)(ci)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)肯(ken)定是一個偶(ou)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，為(wei)什么要(yao)(yao)乘以(yi)(yi)2呢，實質還是因(yin)為(wei)范圍不夠(gou)，4位(wei)(wei)表(biao)示(shi)位(wei)(wei)移(yi)次(ci)(ci)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，大才15次(ci)(ci)，加上(shang)8位(wei)(wei)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據還是不夠(gou)32位(wei)(wei)，這樣只能通過ALU的(de)(de)(de)內(nei)部(bu)結構(gou)設(she)計將4位(wei)(wei)位(wei)(wei)移(yi)次(ci)(ci)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)乘以(yi)(yi)2，這樣就(jiu)能用(yong)12位(wei)(wei)表(biao)示(shi)32位(wei)(wei)常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)了(le)(le)(le)。

通過循環偶數(shu)(shu)(shu)位得的到操(cao)作(zuo)數(shu)(shu)(shu)，擴大了(le)操(cao)作(zuo)數(shu)(shu)(shu)的范圍(wei)，但也帶來了(le)問題，并不(bu)是(shi)每個數(shu)(shu)(shu)據都能通過8位基本數(shu)(shu)(shu)據循環移(yi)動偶數(shu)(shu)(shu)為得到，如(ru)果(guo)你在ARM數(shu)(shu)(shu)據處理指令中使(shi)用(yong)(yong)的操(cao)作(zuo)數(shu)(shu)(shu)，不(bu)是(shi)立即(ji)數(shu)(shu)(shu)，比(bi)如(ru)MOV R1,#0x12345678,編譯器就會(hui)報錯(cuo)，所以我們(men)在使(shi)用(yong)(yong)前必須進(jin)行判斷，這也是(shi)很多(duo)ARM相關(guan)求職筆試(shi)中常考的一(yi)道題目。

那怎(zen)樣怎(zen)么快速(su)判(pan)斷(duan)一個數是否是立(li)即數，對于簡單的數字(zi)我們可以(yi)直接(jie)判(pan)斷(duan)，比(bi)如(ru)小于255的數字(zi)肯定是立(li)即數。對相對復雜的數字(zi)進行(xing)判(pan)斷(duan)就需要先把它轉換為2進制形(xing)式,然后根(gen)據定義進行(xing)判(pan)斷(duan)了(le)。我這里(li)總結了(le)個比(bi)較快速(su)的方法：

1、把(ba)數據轉換(huan)成二進制形(xing)(xing)式，從低(di)位(wei)到(dao)高(gao)位(wei)寫(xie)成4位(wei)1組(zu)的形(xing)(xing)式，高(gao)位(wei)一組(zu)不夠四位(wei)的，在高(gao)位(wei)前面(mian)補(bu)0。

2、數1的個數，如(ru)果(guo)大于8個肯定不是(shi)立(li)即數，如(ru)果(guo)小于等于8進(jin)行下面步(bu)驟(zou)。

3、如果數(shu)據中間有(you)連(lian)續的大于(yu)等于(yu)24個0,循環(huan)左移4的倍數(shu)，使(shi)高(gao)位全為0。

4、找到高位的1，去掉前面大(da)偶(ou)數個(ge)0。

5、找到(dao)低位(wei)的1，去(qu)掉后面大偶數個0。

6、數(shu)剩(sheng)下的(de)位(wei)數(shu)，如果(guo)小于等于8位(wei)，那么這個數(shu)就(jiu)是立即(ji)數(shu)，反之就(jiu)不是立即(ji)數(shu)。

針(zhen)對可(ke)能現的情況(kuang)，我(wo)舉5個典型例子(zi)：

（1）0x4FF （2）0x122  （3）0x234 （4）0xF000000F （5）0x8000007F

例1: 0x4FF

第一(yi)步：0100 1111 1111

第二步(bu)：其中(zhong)1的個(ge)數(shu)(shu)是(shi)9個(ge)，大于8個(ge)，判定不是(shi)立即(ji)數(shu)(shu)

例2： 0x122

第一步： 0001 0010 0010

第二步： 其中1的個數4個，小(xiao)于8，繼(ji)續

第三步： 其中沒(mei)有連續大(da)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(bu)： 剩(sheng)下(xia)10 0011 0010 共10位，大于8，判定0x122不是立(li)即(ji)數

例3： 0x234

第一(yi)步： 0010 0011 0100

第二步： 其中1的個數4個，小于8，繼續

第(di)三步(bu)： 其中沒有連續大于(yu)等于(yu)24個0，繼續

第四部： xx10 0011 0100

第五步： xx10 0011 01xx

第六(liu)部： 剩下10 0011 01 共8位，等于(yu)8，判定(ding)0x234是立(li)即數(shu)

例4： 0xF000000F

第一步： 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111

第二(er)步： 其(qi)中(zhong)1的個(ge)數(shu)8個(ge)，沒(mei)有大于8，繼續(xu)

第三步： 其(qi)中(zhong)有連(lian)續24個0，循(xun)環左移4位，使高位全為(wei)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(di)六部： 剩下1111 1111共8位，等于8，判定0xF000000F是立即(ji)數

例(li)5： 0x8000007F

第一步： 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111

第二步： 其(qi)中1的個數8個，沒(mei)有大于8，繼續

第三步(bu)： 其中有連(lian)續24個0，循環左移4位(wei)，使(shi)高位(wei)全為(wei)0

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111 1000

第四部(bu)： xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 0111 1111 10xx

第(di)五(wu)步： xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 0111 1111 10xx

第六部： 剩下0111 1111 10共(gong)10位，等于(yu)8，判定(ding)0x7000008F是(shi)立即數(shu)

問題還沒有結束，我們在ARM匯編中(zhong)如(ru)何規避(bi)立(li)即(ji)數(shu)這(zhe)個問題呢，其實可以使用ARM匯編LDR偽指(zhi)令(ling)，例如(ru)直接把MOV指(zhi)令(ling)變為， LDR R1，=0x12345678這(zhe)樣編譯器就不會(hui)報錯(cuo)(cuo)了。但這(zhe)種(zhong)方法也有弊端(duan)會(hui)增加開銷和影響(xiang)執行(xing)效(xiao)率。同時(shi)ARM匯編中(zhong)還有有效(xiao)數(shu)的概念，比如(ru) MOV R1,#0xFFFFFFFF 指(zhi)令(ling)中(zhong) 0xFFFFFFFF 不是(shi)(shi)(shi)(shi)立(li)即(ji)數(shu)，但是(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)(shi)(shi)有效(xiao)數(shu)，編譯器自動把原指(zhi)令(ling)變換(huan)為 MVN R1,#0，也不會(hui)報錯(cuo)(cuo)。有效(xiao)數(shu)判定：原數(shu)是(shi)(shi)(shi)(shi)立(li)即(ji)數(shu)或者原數(shu)反碼(ma)是(shi)(shi)(shi)(shi)立(li)即(ji)數(shu)。