arm的v8r中汇编指令CMN的详细用法

ARMv8-R 架构中的 CMN（Compare Negative）指令用于将一个寄存器中的值与另一个操作数的负值进行比较。它本质上是执行一个加法操作，并根据加法的结果设置当前程序状态寄存器（CPSR 或 APSR）中的条件标志位（Condition Flags），但不会存储加法的结果。这条指令常用于判断一个值是否等于某个特定的负数，或者更直观地进行某些边界检查。

📌 指令格式

CMN 指令的基本语法格式如下：

CMN{<cond>} <Rn>, <operand2>

• {<cond>}：这是一个可选的条件码后缀。如果使用，指令将在指定条件满足时才执行。例如，CMNEQ R1, R2 表示仅在相等（Equal）条件下执行比较。如果省略，指令将无条件执行。
• <Rn>：第一个操作数，是存放要进行比值的源数据的寄存器。
• <operand2>：第二个操作数，可以是一个立即数（Immediate value）或一个寄存器， optionally with shift applied。对于 CMN，指令实际比较的是 Rn 和 -operand2。

⚙️ 操作与标志位

CMN 指令执行的操作可以表示为：
status = Rn + operand2
CMN Rn, Operand2 相当于将寄存器 Rn 的值加上 Operand2 的值，根据加法的结果更新状态寄存器中的条件标志位，但不保存加法结果。

其结果会影响 CPSR（Current Program Status Register）或 APSR（Application Program Status Register）中的以下条件标志位：

标志位	全称	含义	设置条件
N (Negative)	Negative	表示结果的符号（最高位）	若结果最高位为1（负数），则置1；否则清0。
Z (Zero)	Zero	表示结果是否为零	若结果为0，则置1；否则清0。
C (Carry)	Carry	表示加法操作是否发生了无符号溢出（进位）	若加法产生进位（无符号溢出），则置1；否则清0。
V (oVerflow)	Overflow	表示加法操作是否发生了有符号溢出	若有符号溢出发生，则置1；否则清0。

需要注意的是：CMN 指令是依据 Rn + operand2 的结果来设置这些标志位的。这些标志位随后可以被后续的条件指令（如 BGT, BLE, BEQ 等）用来控制程序流程。

🖥️ 使用示例

1. 判断寄存器值是否为 -1

CMN  R0, #1          @ 计算 R0 + 1，并根据结果设置标志位
                     @ 如果结果为零（即 R0 + 1 == 0），则 Z 标志置 1
                     @ 这意味着如果 R0 == -1，则 Z=1；否则 Z=0。
BEQ  target_is_neg_one @ 如果 Z 标志为 1（相等），则跳转到 target_is_neg_one

2. 与另一个寄存器的负值进行比较

CMN  R1, R2          @ 计算 R1 + R2，并根据结果设置标志位
                     @ 这相当于比较 R1 和 -R2
BGT  target_if_greater @ 如果 R1 > -R2（从有符号数的角度看），则跳转

3. 检查寄存器值是否小于等于 -100

CMN  R3, #100        @ 计算 R3 + 100，设置标志位
                     @ 如果 R3 <= -100，那么 R3 + 100 <= 0
BLE  target_if_less_or_equal @ 如果结果为负或零（有符号数比较），则跳转

💡 应用场景与注意事项

• 主要用途：CMN 指令常用于与一个负的立即数进行比较的场景。例如，判断一个值是否等于 -1，使用 CMN R0, #1 比用 CMP R0, #-1 更直观，因为 ARM 汇编中对立即数的取值有一定限制，有时直接使用 CMP 与一个负的立即数可能会遇到立即数合法性问题。
• 结果不保存：切记 CMN 只修改条件标志位，不保存加法结果到任何寄存器。如果你需要加法的结果，应该使用 ADD 或 ADDS 指令。
• 条件执行：可以利用条件码 {cond} 让 CMN 指令仅在特定条件下执行，这可以提高代码效率。
• 与 CMP 的区别：
  • CMP Rn, Operand2 执行的是 Rn - Operand2 。
  • CMN Rn, Operand2 执行的是 Rn + Operand2（即比较 Rn 和 -Operand2）。
  • 例如，CMP R0, #-1 和 CMN R0, #1 想要达到的比较目的是相似的（判断 R0 是否等于 -1），但内部操作不同。

🔍 进一步理解

CMN 指令将寄存器 Rn 中的值加上 operand2 表示的数值，根据加法的结果设置 CPSR 中相应的条件标志位。寄存器 Rn 中的值加上 operand2 的操作结果对 CPSR 中条件标志位的影响，与寄存器 Rn 中的值减去 operand2 的操作结果的相反数对 CPSR 中条件标志位的影响有细微差别。当第二个操作数为 0 或者为 0x80000000 时二者结果不同。例如：

CMP Rn, #0  @ 执行 Rn - 0，若 Rn >= 0 (无符号)，通常C（进位）标志置1
CMN Rn, #0  @ 执行 Rn + 0，若 Rn + 0 产生进位（无符号溢出），C标志置1；否则清0。对于非零的Rn，两者的C标志位状态可能不同。

📚 相关指令

• CMP：比较指令。执行减法操作 (Rn - Operand2) 并设置标志位。
• TST：测试位指令。执行按位与操作 (Rn & Operand2) 并设置标志位（常用于测试特定位是否为0或1）。
• TEQ：测试等价指令。执行按位异或操作 (Rn EOR Operand2) 并设置标志位（常用于比较两个值是否相等，且不影响C标志）。

希望这些解释和示例能帮助你更好地理解和使用 ARMv8-R 架构中的 CMN 指令。