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立即數(shù)的判斷方法一

在ARM匯編的數(shù)據(jù)處理指令中經(jīng)常會使用到常數(shù)，而ARM匯編中規(guī)定使用的常數(shù)必 須是立即數(shù)。ARM立即數(shù)的是由一個8位的常數(shù)循環(huán)右移偶數(shù)位得到的，其中循環(huán)右移 的位數(shù)由一個4位2進(jìn)制的兩倍表示，公式如下:

immediate=immed_8&<(2*rotate_imm4) “<<”表示循環(huán)右移 簡單的說一個常數(shù)如果可以由一個8位的常數(shù)循環(huán)移位偶數(shù)位得到，那么就是立即數(shù)。

為什么會有立即數(shù)這樣的規(guī)定呢，這是由于所有的ARM指令是精簡指令集，指令長度固定都是32位，對于ARM數(shù)據(jù)處理指令自然也是一樣。數(shù)據(jù)處理指令大致可包含3類，數(shù)據(jù)傳送指令、數(shù)據(jù)算術(shù)邏輯運(yùn)算指令和數(shù)據(jù)比較指令。在一條ARM數(shù)據(jù)處理指令中，除了要包含處理的數(shù)據(jù)值外，還要標(biāo)識ARM命令名稱，控制位，寄存器等其他信息。這樣在一條ARM數(shù)據(jù)處理指令中，能用于表示要處理的數(shù)據(jù)值的位數(shù)只能小于32位。

ARM在指令格式中設(shè)定，只能用指令機(jī)器碼32位中的低12位來表示要操作的常數(shù)。ARM處理器是按32位來處理數(shù)據(jù)的，ARM處理器處理的數(shù)據(jù)是32位，如果簡單的用這12位來表示，顯然范圍太小了，為了擴(kuò)展到32位，因此使用了構(gòu)造的方法，在12位中用8位表示基本數(shù)據(jù)值，用4位表示位移值，通過用8位基本數(shù)據(jù)值往右循環(huán)移動4位位移值*2次，來表示要操作的常數(shù)。這里要強(qiáng)調(diào)終的循環(huán)次數(shù)是4位位移值乘以2得到的，所以得到的終循環(huán)次數(shù)肯定是一個偶數(shù)，為什么要乘以2呢，實(shí)質(zhì)還是因?yàn)榉秶�不夠�?位表示位移次數(shù)，大才15次，加上8位數(shù)據(jù)還是不夠32位，這樣只能通過ALU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將4位位移次數(shù)乘以2，這樣就能用12位表示32位常數(shù)了。

通過循環(huán)偶數(shù)位得的到操作數(shù)，擴(kuò)大了操作數(shù)的范圍，但也帶來了問題，并不是每個數(shù)據(jù)都能通過8位基本數(shù)據(jù)循環(huán)移動偶數(shù)為得到，如果你在ARM數(shù)據(jù)處理指令中使用的操作數(shù)，不是立即數(shù)，比如MOV R1,#0x12345678,編譯器就會報(bào)錯，所以我們在使用前必須進(jìn)行判斷，這也是很多ARM相關(guān)求職筆試中常考的一道題目。

那怎樣怎么快速判斷一個數(shù)是否是立即數(shù)，對于簡單的數(shù)字我們可以直接判斷，比如小于255的數(shù)字肯定是立即數(shù)。對相對復(fù)雜的數(shù)字進(jìn)行判斷就需要先把它轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制形式,然后根據(jù)定義進(jìn)行判斷了。我這里總結(jié)了個比較快速的方法：

1、把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式，從低位到高位寫成4位1組的形式，高位一組不夠四位的，在高位前面補(bǔ)0。

2、數(shù)1的個數(shù)，如果大于8個肯定不是立即數(shù)，如果小于等于8進(jìn)行下面步驟。

3、如果數(shù)據(jù)中間有連續(xù)的大于等于24個0,循環(huán)左移4的倍數(shù)，使高位全為0。

4、找到高位的1，去掉前面大偶數(shù)個0。

5、找到低位的1，去掉后面大偶數(shù)個0。

6、數(shù)剩下的位數(shù)，如果小于等于8位，那么這個數(shù)就是立即數(shù)，反之就不是立即數(shù)。

針對可能現(xiàn)的情況，我舉5個典型例子：

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

例1: 0x4FF

第一步：0100 1111 1111

第二步：其中1的個數(shù)是9個，大于8個，判定不是立即數(shù)

例2： 0x122

第一步： 0001 0010 0010

第二步： 其中1的個數(shù)4個，小于8，繼續(xù)

第三步： 其中沒有連續(xù)大于等于24個0，繼續(xù)

第四部： xx01 0010 0010 （高位前面有3個0，大偶數(shù)2，去掉2個0）

第五步： xx10 0011 0010 （低位后面只有1個0，大偶數(shù)0）

第六部： 剩下10 0011 0010 共10位，大于8，判定0x122不是立即數(shù)

例3： 0x234

第一步： 0010 0011 0100

第二步： 其中1的個數(shù)4個，小于8，繼續(xù)

第三步： 其中沒有連續(xù)大于等于24個0，繼續(xù)

第四部： xx10 0011 0100

第五步： xx10 0011 01xx

第六部： 剩下10 0011 01 共8位，等于8，判定0x234是立即數(shù)

例4： 0xF000000F

第一步： 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111

第二步： 其中1的個數(shù)8個，沒有大于8，繼續(xù)

第三步： 其中有連續(xù)24個0，循環(huán)左移4位，使高位全為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

第六部： 剩下1111 1111共8位，等于8，判定0xF000000F是立即數(shù)

例5： 0x8000007F

第一步： 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111

第二步： 其中1的個數(shù)8個，沒有大于8，繼續(xù)

第三步： 其中有連續(xù)24個0，循環(huán)左移4位，使高位全為0

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111 1000

第四部： xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 0111 1111 10xx

第五步： xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 0111 1111 10xx

第六部： 剩下0111 1111 10共10位，等于8，判定0x7000008F是立即數(shù)

問題還沒有結(jié)束，我們在ARM匯編中如何規(guī)避立即數(shù)這個問題呢，其實(shí)可以使用ARM匯編LDR偽指令，例如直接把MOV指令變?yōu)椋?LDR R1，=0x12345678這樣編譯器就不會報(bào)錯了。但這種方法也有弊端會增加開銷和影響執(zhí)行效率。同時ARM匯編中還有有效數(shù)的概念，比如 MOV R1,#0xFFFFFFFF 指令中 0xFFFFFFFF 不是立即數(shù)，但是是有效數(shù)，編譯器自動把原指令變換為 MVN R1,#0，也不會報(bào)錯。有效數(shù)判定：原數(shù)是立即數(shù)或者原數(shù)反碼是立即數(shù)。