高效的C编程之：布尔表达式

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        14.4  布尔表达式

        14.4.1  范围检测

        通常，布尔表达式被用来检测某个数值是否在特定的范围内。例如，在图形窗口处理程序中，常使用布尔表达式判断屏幕中一个点是否在当前活动窗口范围内。
         
        下面的程序使用结构体定义点坐标并计算坐标的当前位置。
         
        bool PointInRect1(Point p, Rectangle *r)
        {  return (p.x >= r->xmin && p.x < r->xmax &&
                        p.y >= r->ymin && p.y < r->ymax);
        }
         
        上面的功能函数，被编译为下面的指令序列。
         
        PointInRect1
                   LDR      a4,[a3,#0]
                   CMP      a1,a4
                   BLT      |L000034.J5.PointInRect1|
                   LDR      a4,[a3,#4]
                   CMP      a4,a1
                   BLE      |L000034.J5.PointInRect1|
                   LDR      a1,[a3,#8]
                   CMP      a2,a1
                   BLT      |L000034.J5.PointInRect1|
                   LDR      a1,[a3,#&c]!
                   CMP      a2,a1
                   MOVLT    a1,#1
                   MOVLT    pc,lr
        |L000034.J5.PointInRect1|
                   MOV      a1,#0
                   MOV      pc,lr
         
        但上面的代码并不是最精简的。编译器对(x >= min && x < max)形式的布尔表达式的处理过程比较复杂。它将以(unsigned)(x-min) < (max-min)形式实现布尔操作。所有对于上面范围判断的代码，建议将函数写成如下形式。
         
        bool PointInRect2(Point p, Rectangle *r)
        {  return ((unsigned) (p.x - r->xmin) < r->xmax &&
                       (unsigned) (p.y - r->ymin) < r->ymax);
        }
         
        这样编译出的汇编指令序列如下所示。
         
        PointInRect2
                   LDR      a4,[a3,#0]
                   SUB      a1,a1,a4
                   LDR      a4,[a3,#4]
                   CMP      a1,a4
                   LDRCC    a1,[a3,#8]
                   SUBCC    a1,a2,a1
                   LDRCC    a2,[a3,#&c]!
                   CMPCC    a1,a2
                   MOVCS    a1,#0
                   MOVCC    a1,#1
                   MOV      pc,lr
         
        14.4.2  和零的比较操作

        比较指令（CMP）将设置程序状态字的条件标志位。另外，基本的算术指令也可以设置条件标志位，如使用指令MOVS、ADDS等。如果程序中的算术指令的执行目的是为了将计算结果和零比较，那么就可以直接使用带标志扩展的基本算术指令。如下面的两条语句：
         
        ADD R0, R0, R1
        CMP R0, #0
         
        可以合并为一条带符号扩展的加法指令：
         
        ADDS R0, R0, R1
         
        事实上，C语言中的和零相关的关系操作都可以利用状态标志寄存器的N位和Z位。如：x < 0, x >= 0, x = 0, x != 0，和无符号操作x = 0, x != 0 (or x > 0)。
         
        对于每一条C语言中的关系操作，汇编器都将产生一条比较指令。如果关系操作和零相关，则可以将产生的比较指令移除。
         
        下面是C语言中的关系操作被编译的例子。
        C源文件如下所示。
         
        int g(int x, int y)
        {
        if ((x + y) < 0)
        return 1;
        else
        return 0;
        }
         
        编译后的结果如下。
         
        g
                ADDS     a1,a1,a2
                MOVPL    a1,#0
                MOVMI    a1,#1
                MOV      pc,lr
         
        所以，在使用C语言编程时，关系操作最好转换成和零相关的，这样既可以减少代码密度，也可以提高程序的执行效率。
         
        C语言中，没有和程序状态寄存器的C位和V位直接相关的指令，所以要在程序中检测这些标志，只能使用内嵌汇编。但C编译器支持无符号溢出操作，下面的例子显示了在有溢出操作时，编译器对程序的处理。
         
        C源代码如下所示。
         
        int sum(int x, int y)
        {
        int res;
        res = x + y;
        if ((unsigned) res < (unsigned) x) /* 判断进位标志是否进位 */
        res++;
        return res;
        }
         
        编译的汇编文件如下所示。
         
        sum
                ADDS     a2,a1,a2
                ADC      a2,a2,#0
                MOV      a1,a2
                MOV      pc,lr