长整数的二补

Question

我想做一些长整数数学（128位）与英特尔I64汇编和需要创建一个2的补充。假设我的正值在RDX：RAX中。

2的补码是通过“翻转位并加1”来完成的。所以最简单的实现是（4条指令和14字节的代码）：

  NOT RAX
  NOT RDX
  ADD RAX,1   ; Can't use INC, it doesn't set Carry
  ADC RDX,0

  NOT RDX
  NEG RAX
  CMC
  ADC RDX,0                  ; fixed, thanks lurker

还是4个指令。但是我可以减去-1，而不是加+1，因为SBB将进位加到了减数，所以当进位是清晰的时，我会加+1。所以我下一个最好的尝试是，用3条指令和10字节的代码：

   NOT RDX
   NEG RAX
   SBB RDX,-1

正如你可以从我冗长的文本中看到的，这是不明显的理解。有没有一个更好的，更容易理解的方法来做一个级联的2的补足在汇编？

Answer 1

更短的指令或更少的指令并不一定意味着更快的执行，因为每个指令的延迟和吞吐量是不同的

例如，enter、dad、loop······会非常慢，它们只是为了向后兼容。甚至inc有时也比add慢。与上面在一些μArch上使用的cmc相同

因此，可以并行执行的一系列较长的低延迟指令将工作得更快。一些常见的指令组甚至可以融合到一个宏操作中。编译器的优化器总是知道这一点，并将选择最合适的指令发出。

__int128 negate(__int128 x)
{
    return -x;
}

    xor       edx, edx                                      #3.13
    xor       eax, eax                                      #3.13
    sub       rax, rdi                                      #3.13
    sbb       rdx, rsi                                      #3.13

前两个xor指令的开销为零μOP，因为它们是在寄存器重命名阶段处理的。现在您只有2条指令要执行

您可以在上面的Godbolt链接中切换编译器，以查看不同编译器包括MSVC（不幸的是，它还没有128位类型）进行否定的各种方法。下面是GCC和Clang的结果

海湾合作委员会8.3：

    mov     rax, rdi
    neg     rax
    mov     rdx, rsi
    adc     rdx, 0
    neg     rdx

    mov     rax, rdi
    xor     edx, edx
    neg     rax
    sbb     rdx, rsi

请注意，这个操作被称为求反，而不是二的补，后者是对负数进行编码的一种方式