ARM数据处理指令（ARM处理器指令系统——ARM指令集初学，上篇）

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Tips：本节知识分为上、下篇讲述，可通过专栏查找到对应文章。本节主要讲述一些比较常用且简单的ARM指令集，对于一些使用频率较低、复杂的ARM指令不做过多的介绍，初学者能够看懂基本的汇编语言即可。主要是针对AArch64指令集（ARMv8‑A架构），Xn表示64位寄存器，Wn表示32位寄存器（类似于Rn），部分AArch64指令集与AArch32类似（看指令举例有无Wn，有就表示AArch32指令集也是类似写法）。笔者不精通该部分知识，因此不确保内容完全准确。

数据处理指令

数据处理指令是指对存放在寄存器中的数据进行操作的指令，主要包括数据传输指令、算术运算指令、逻辑运算指令、比较指令、移位运算指令和整数乘法/除法指令。

1、数据传输指令

MOV （Move）指令是最简单的ARM指令，执行的结果就是把一个数送到目标寄存器 （N可以是立即数或寄存器）。数据传输指令多用于设置初始值 或在寄存器间传输数据。

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指令举例：
MOV W6, #0xFFFF			; W6 = 0xFFFF
MOV W7, W6, LSL #4	    ; W7 = (W6 << 4)
MOV X6, #0xFFFFFFFF		; X6 = 0xFFFFFFFF
MOV X7, W6, LSL #4		; X7 = (X6 << 4)

MVN：取反传输。

2、算术运算指令

算术运算指令主要用于数学运算相关操作。ARM指令集中的算术运算指令主要用于两个数之间的运算。

ADD/ADDS指令（加法）

ADD（Addition）/ADDS指令用于将两个数相加，并将结果保存到目标寄存器中。其中，ADDS指令的执行结果会影响PSTATE.NZCV状态位。

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指令举例：
ADD	W2, W1, #0xFF		; W2 = W1 + 0xFF
ADDS W2, W1, #0xFF	    ; W2 = W1 + 0xFF，如果产生进位，C位自动置1
ADD X2, X1, X0			; X2 = X1 + X0
ADDS X2, X1, X0, LSL#4	; X2 = X1 + (X0 << 4)，如果产生进位，C位自动置1

SUB/SUBS指令（减法）

SUB（Subtract）/SUBS指令用于将两个数相减，并将结果保存到目标寄存器中。其中，SUBS指令的执行结果会影响PSTATE.NZCV状态位。

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指令举例：
SUB	W2, W1, #0xFF		; W2 = W1 - 0xFF
SUBS W2, W1, #0xFF	    ; W2 = W1 - 0xFF，如果产生进位，C位自动清0
SUB X2, X1, X0			; X2 = X1 - X0
SUBS X2, X1, X0, LSL #4	; X2 = X1 - (X0 << 4)，如果产生进位，C位自动清0

3、逻辑运算指令

逻辑运算指令主要用于逻辑运算及逻辑表达式的实现。

AND/ANDS指令（按位与）

AND/ANDS指令将两个数进行按位逻辑与运算，并将结果保存到目标寄存器中。其中，ANDS指令根据结果设置N和Z条件标志位，并清除C和V条件标志位。

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指令举例：
AND W0, W1, #0xFF			; W0 = W1 & 0xFF
ANDS W0, W1, #0xFF			; W0 = W1 & 0xF，根据结果设置N和Z条件标志位，并清除C和V条件标志位
AND X2, X1, X0, LSL #4		; X2 = X1 & (X0 << 4)

ORR指令（按位或）

ORR（InclusiveOR）指令将两个数进行按位逻辑或运算，并将结果保存到目标寄存器中。注意，没有ORRS指令。

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指令举例：
ORR W4, W3, #0x0F			; W4 = W3 | 0x0F
ORR X6, X5, X4, LSL #4		; X6 = X5 | (X4 << 4)

EOR指令（按位异或）

EOR（ExclusiveOR）指令将两个数据进行按位异或运算，并将执行结果保存到目的寄存器中。注意同样没有EORS指令。

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指令举例：
EOR W4, W3, #0x0F			; W4 = W3 ^ 0x0F
EOR X6, X5, X4, LSL #4		; X6 = X5 ^ (X4 << 4)

BIC/BICS指令（位清零）

BIC（Bit Clear）位清零指令将第一个操作寄存器的值与第二个操作数的反码按位 进行逻辑与运算，并将执行结果保存到目标寄存器中。其中，BICS指令根据结果设置N和Z条件标志位，并清除C和V条件标志位。

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指令举例：
BIC W4, W4, #0x0F			; W4 = W3 & ~0xFF
BIC X6, X5, X4, LSL #4		; X6 = X5 & ~(X4 << 4)
BICS W4, W4, W2				; W4 = W3 & ~W2，根据结果设置N和Z条件标志位，并清除C和V条件标志位

4、比较指令

比较指令是ARM指令集中一类非常重要的指令，主要用于实现条件判断 、程序的分支处理，条件指令常跟条件码一起出现使用。

CMP指令

CMP（Compare）指令的本质是将两个数相减，根据运算的结果更新PSTATE.NZCV条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。

CMP指令允许把一个寄存器的值与另一个寄存器的值或立即值进行比较，更改状态标志来允许进行条件执行。它进行一次减法，但不存储结果 ，而是更改标志位。标志位表示的是操作数1与操作数2比较的结果（其值可能为大于、小于、等于）。如果操作数1大于操作数2，则对应的条件码是GT。CMP不需要显式地指定后缀S来更改状态标志。

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指令举例：
CMP W0, #10		        ; 将W0的值与立即数10比较，即执行W0-10的减法运算（结果丢弃），并根据运算结果更新N/Z/C/V条件标志位
CMP X0, X1, LSL#4		; 将X0的值与X1的值逻辑左移4位后的结果进行比较，即先执行X1<<4，再执行X0-(X1<<4)，运算结果丢弃，仅更新N/Z/C/V条件标志位
BEQ label			    ; 假如相等，则跳转到label

CMP指令与SUBS指令的区别在于CMP指令不保存运算结果，在进行两个数据大小的判断时，常用CMP指令和相应的条件码来进行操作。

CMN指令

CMN（Compare Negative）指令本质是做加法运算 ，根据运算的结果（不保存）更新PSTATE.NZCV条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。

CMN指令将第一个寄存器中的值加上第二个寄存器或立即数的值，根据加法的结果设置PSTATE.NZCV条件标志位，常用于判断一个数是否是另一个数的相反数。

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指令举例：
CMN W0, #10        ; 把W0的值和-10比较（等价于检查W0+10是否等于0），仅更新标志位
CMN X0, X1, LSL#4  ; 把X0的值和-(X1左移4位)比较（等价于检查X0+(X1<<4)是否等于0），仅更新标志位