3.8 条件码

条件码是 CPU 维护的一组单比特标志位，记录最近算术或逻辑操作的结果属性。它们为 和 提供判断依据。

四个核心条件码

标志位	全称	含义	置位条件
CF	Carry Flag（进位/借位）	无符号运算溢出	最高位产生进位或借位
ZF	Zero Flag（零标志）	结果为零	运算结果为 0
SF	Sign Flag（符号标志）	结果为负	结果的最高位（符号位）为 1
OF	Overflow Flag（溢出标志）	有符号运算溢出	有符号补码运算产生正溢出或负溢出

条件码的详细说明

CF（进位标志）：

• 在无符号加法中，若结果超出无符号范围（$\ge 2^{64}$），CF = 1
• 在无符号减法中，若不够减（产生借位），CF = 1
• 示例：0xFF + 0x01 = 0x100 → CF = 1

ZF（零标志）：

• 如果结果为 0，ZF = 1
• 示例：0x42 - 0x42 = 0 → ZF = 1

SF（符号标志）：

• SF = 结果的最高位（有符号数的符号位）
• 示例（8 位）：0x7F + 0x01 = 0x80 → SF = 1（结果为负数 -128）

OF（溢出标志）：

• 当有符号运算产生”错误”的符号时置位
• 两个正数相加得负数 → 正溢出（OF = 1）
• 两个负数相加得正数 → 负溢出（OF = 1）
• 示例（8 位）：0x7F + 0x01 = 0x80（127 + 1 = -128）→ OF = 1

设置条件码的指令

1. 算术运算指令

中的 addq、subq、imulq、andq、orq、xorq 等都会设置条件码。

addq    %rax, %rbx          # 设置 CF, ZF, SF, OF
subq    $1, %rcx            # 设置条件码
imulq   %rdx, %r8           # 设置条件码（imulq 主要关注 OF、CF）

2. inc/dec 指令

incq 和 decq 会设置 ZF 和 SF，但不会修改 CF。

incq    %rax                # 设置 ZF、SF、OF，但不改 CF
decq    %rbx                # 设置 ZF、SF、OF，但不改 CF

3. 逻辑操作

andq、orq、xorq 将 CF 和 OF 清零，设置 ZF 和 SF。

xorq    %rax, %rax          # rax = 0; CF = 0, OF = 0, ZF = 1, SF = 0

4. 只设置条件码的指令：cmp 与 test

cmp 和 test 只设置条件码，不修改目的操作数。

指令	等效运算	用途
cmpq S, D	D - S（相减）	比较两个值
testq S, D	D & S（按位与）	测试为零或符号

cmpq：比较指令

cmpq    %rsi, %rdi          # 计算 rdi - rsi，设置条件码

等价于 subq 但不写回结果：

cmpq 结果	对应条件	设置的标志
D == S	相等	ZF = 1
D != S	不等	ZF = 0
D < S (有符号)	小于	SF ≠ OF
D > S (有符号)	大于	SF = OF 且 ZF = 0
D < S (无符号)	低于	CF = 1
D > S (无符号)	高于	CF = 0 且 ZF = 0

testq：测试指令

testq   %rax, %rax          # 计算 rax & rax（检查 rax 是否为 0/负）
testq   $0xFF, %rdi         # 检查 rdi 的低 8 位

常用模式：

# 检查寄存器是否为零
testq   %rax, %rax
je      .Lzero              # 如果 %rax == 0，跳转到 .Lzero
 
# 检查寄存器是否为负
testq   %rax, %rax
js      .Lnegative          # 如果 %rax < 0，跳转到 .Lnegative
 
# 检查某一位是否设置
testq   $0x100, %rdi        # 检查第 8 位
jne     .Lset               # 如果该位为 1，跳转

条件码的读取方式

条件码不能被程序员直接读取，但可以通过三种间接方式使用：

1. 条件跳转

根据条件码组合判断是否跳转。详见 。

cmpq    %rsi, %rdi
jge     .Lgreater           # 如果 rdi >= rsi (有符号)，跳转

2. 条件传送

使用 cmov 系列指令根据条件码选择性地移动数据。详见 。

cmpq    %rsi, %rdi
cmovge  %rsi, %rdi          # 如果 rdi >= rsi，rdi = rsi

3. 条件码设置指令：set 系列

set 系列指令根据条件码组合将单字节设置为 0 或 1。

指令	条件	条件码组合
sete	相等 (equal)	ZF
setne	不等 (not equal)	~ZF
sets	负数 (sign)	SF
setns	非负 (not sign)	~SF
setg	大于 (greater, 有符号)	~(SF^OF) & ~ZF
setge	≥ (greater or equal, 有符号)	~(SF^OF)
setl	小于 (less, 有符号)	SF^OF
setle	≤ (less or equal, 有符号)	(SF^OF) | ZF
seta	高于 (above, 无符号)	~CF & ~ZF
setae	≥ (above or equal, 无符号)	~CF
setb	低于 (below, 无符号)	CF
setbe	≤ (below or equal, 无符号)	CF | ZF

# C 代码: char lt = (a < b);
# 假设 %rdi = a, %rsi = b
cmpq    %rsi, %rdi          # 比较 a 和 b
setl    %al                 # al = (a < b) ? 1 : 0 (有符号比较)
movzbq  %al, %rax           # 零扩展到 64 位返回

条件码在分支中的典型模式

# C 代码
# if (a >= b) { ... }
 
# 汇编
cmpq    %rsi, %rdi          # 比较 a (%rdi) 和 b (%rsi)
jge     .L_true             # 如果 a >= b，跳转到 true 分支
# else 分支代码...
jmp     .L_done
.L_true:
# true 分支代码...
.L_done:

条件码总结

标志	名称	相关指令判断
CF	进位	无符号比较 (a < b → CF=1)
ZF	零	相等判断 (a == b → ZF=1)
SF	符号	负数判断 (a < 0 → SF=1)
OF	溢出	有符号溢出检测

关键理解：

• 无符号比较依赖 CF 和 ZF
• 有符号比较依赖 SF、OF 和 ZF
• cmp 和 test 是为了设置条件码而设计的专用指令

相关笔记

• • 条件码驱动的跳转
• • set 指令和 cmov 条件传送
• • 设置条件码的算术指令

链接到

• 上一个知识点：3.7 算术运算指令
• 下一个知识点：3.9 跳转指令
• 相关知识点：4.7 SEQ处理器、4.8 SEQ各阶段分析