ARM的常數表達式
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Intel指令屬于CISC指令集，指令是不定長(cháng)的，因此可以將任意32位立即數編碼到指令內。
Arm指令屬于RISC指令集，指令是定長(cháng)的32字節。眾所周知，指令中操作碼是必須的字段，如果把32位立即數直接編碼到指令內部，操作碼就無(wú)“容身之地”了……
因此，Arm指令中“立即數”的位數必小于32位。那么如何在A(yíng)rm指令中正常表示立即數呢？我們看看Arm的通用指令格式。
Arm指令中，操作碼（opcode）、目的操作數（Rd）、源操作數1（Rn）是必須的字段。條件碼（cond）、符號位標記（s）源操作數2（oprand2）是可選的。其中Rd和Rn必須是寄存器，因此Arm的“立即數”只能存儲在oprand2。
在A(yíng)rm的指令編碼內，使用“立即數”的指令為“立即數”提供了12bit的存儲空間，也就是說(shuō)Arm的“立即數”只能表示212=4096個(gè)數字。這顯然無(wú)法表示所有的32位立即數，如果使用這12bit表示0~4095的數字，那么從4096~（232-1）的數組都不能表示了?？紤]到這種“后果”，Arm指令集的設計者們使用了一個(gè)技巧，即使用常數表達式代替立即數的概念。
常數表達式表示一個(gè)常數，且該常數對應8位的位圖，即可以由一個(gè)8位的常數通過(guò)循環(huán)移位偶數位得到。
比如0x3fc可以由8位常數0xff循環(huán)左移2位或循環(huán)右移30位得到，是常數表達式。再比如0x1fe,雖然可以有0xff循環(huán)左移1位或循環(huán)右移31位得到，但是移動(dòng)的位數不是偶數，因此不是常數表達式。
根據常數表達式的定義，常數表達式只需要12bit的存儲空間。
12bit空間中，低8字節存儲8位位圖，高4字節存儲循環(huán)右移的次數。4字節只能表示24=16種移動(dòng)次數，但是由于常數表達式定義中，移位限定為偶數次，因此這4個(gè)字節剛好能表示0、2、4、6、8…32位16個(gè)數字！
比如0x3fc的二進(jìn)制表示為0xfff，即使用8位數字0xff循環(huán)右移0xf*2=30次得到。
明確了常數表達式的含義后，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的編程識別一個(gè)數字是否是常數表達式。
/*
循環(huán)左移兩位
*/
void roundLeftShiftTwoBit(unsigned int& num)
{
unsigned int overFlow=num & 0xc0;//取左移即將溢出的兩位
num=(num<<2) (overFlow>>30);//將溢出部分追加到尾部
}
/*
判斷num是否是常數表達式，8位數字循環(huán)右移偶數位得到
*/
bool constExpr(unsigned int num)
{
for(int i=0;i<16;i++){
if(num<=0xff)
return true;//有效位圖
else
roundLeftShiftTwoBit(num);//循環(huán)左移2位
}
}
roundLeftShiftTwoBit函數將一個(gè)無(wú)符號32位整數循環(huán)左移2位，constExpr反復將一個(gè)無(wú)符號32位整數循環(huán)左移2位，直到發(fā)現該數字在0到0xff之間為止，否則表示該數字不是常數表達式。循環(huán)左移兩位
*/
void roundLeftShiftTwoBit(unsigned int& num)
{
unsigned int overFlow=num & 0xc0;//取左移即將溢出的兩位
num=(num<<2) (overFlow>>30);//將溢出部分追加到尾部
}
/*
判斷num是否是常數表達式，8位數字循環(huán)右移偶數位得到
*/
bool constExpr(unsigned int num)
{
for(int i=0;i<16;i++){
if(num<=0xff)
return true;//有效位圖
else
roundLeftShiftTwoBit(num);//循環(huán)左移2位
}
}
通過(guò)常數表達式，Arm指令便避免了“立即數”僅僅局限于0~4095的數字范圍的問(wèn)題了。但是常數表達式仍不能表示全部的32位整數，比如0x1fe。對于非常數表達式的數字，只能通過(guò)拆分來(lái)解決。
比如Arm指令mov r0,#0x1fe不是合法的指令，因為0x1fe不是常數表達式。那么只能將0x1fe拆分，表示為兩條指令，比如：
mov r0,#0xfe
add r0,r0,#0x100
除了拆分數字的方法，Arm的LDR宏使用臨時(shí)變量的方式實(shí)現非常數表達式的數據傳送，即：add r0,r0,#0x100
LDR r0,=0x1fe
ldr宏指令不是Arm的真正指令，它由如下兩條指令實(shí)現：.tmp .word 0x1fe
ldr r0,.tmp
ldr r0,[r0]
Arm的ldr指令用于將內存的數據加載到寄存器。這里數字0x1fe被存儲在ldr指令附近的位置.tmp處，ldr r0,.tmp被編譯為ldr r0,[pc+offset]的形式，其中offset為符號.tmp相對ldr指令的偏移。這樣ldr r0,.tmp獲取了符號.tmp的地址，然后再次使用ldr r0,[r0]將.tmp地址處的數據取出，即0x1fe。ldr r0,.tmp
ldr r0,[r0]
通過(guò)以上的描述，我們明確了Arm指令中常數表達式的真正含義，并基于此編寫(xiě)了一個(gè)驗證常數表達式的函數。最后，我們解析了如何在A(yíng)rm中實(shí)現非常數表達式數據的傳送，并討論了它的實(shí)現。希望對你理解Arm的常數表達式有所幫助。
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