汇编语言中的溢出(Overflow)与下溢(Underflow)

汇编语言中的溢出(Overflow)与下溢(Underflow)演示

以下是一个更全面的汇编代码示例，展示了不同类型和情况下的溢出与下溢现象，并附有详细注释。

完整代码示例

; 设置处理器模式和内存模型
.586                ; 使用586指令集
.model flat, stdcall ; 平坦内存模型，stdcall调用约定
option casemap:none  ; 区分大小写; 引入库文件
includelib kernel32.lib  ; Windows API库
includelib msvcrt.lib    ; C运行时库ExitProcess PROTO, dwExitCode:DWORD  ; 退出进程函数原型.data  ; 数据段定义; 8位测试值ubyteMax  db  0FFh     ; 无符号8位最大值(255)ubyteMin  db  00h      ; 无符号8位最小值(0)sbyteMax  db  7Fh      ; 有符号8位最大值(+127)sbyteMin  db  80h      ; 有符号8位最小值(-128); 16位测试值uwordMax  dw  0FFFFh   ; 无符号16位最大值(65535)uwordMin  dw  0000h    ; 无符号16位最小值(0)swordMax  dw  7FFFh    ; 有符号16位最大值(+32767)swordMin  dw  8000h    ; 有符号16位最小值(-32768); 结果存储result8   db  ?result16  dw  ?flags     db  ?        ; 存储标志位状态; 显示信息msgUnsignedOF db  "无符号上溢发生(CF=1)",0msgSignedOF   db  "有符号上溢发生(OF=1)",0msgNoOverflow db  "无溢出发生",0.code  ; 代码段
main proc; ============================================; 1. 无符号8位数上溢(Unsigned 8-bit Overflow); ============================================mov al, ubyteMax      ; AL = 255 (FFh)add al, 1             ; AL = 0, CF=1mov result8, alcall CheckUnsignedOverflow; ============================================; 2. 无符号8位数下溢(Unsigned 8-bit Underflow); ============================================mov al, ubyteMin      ; AL = 0sub al, 1             ; AL = 255 (FFh), CF=1mov result8, alcall CheckUnsignedOverflow; ============================================; 3. 有符号8位数上溢(Signed 8-bit Overflow); ============================================mov al, sbyteMax      ; AL = +127 (7Fh)add al, 1             ; AL = -128 (80h), OF=1mov result8, alcall CheckSignedOverflow; ============================================; 4. 有符号8位数下溢(Signed 8-bit Underflow); ============================================mov al, sbyteMin      ; AL = -128 (80h)sub al, 1             ; AL = +127 (7Fh), OF=1mov result8, alcall CheckSignedOverflow; ============================================; 5. 无符号16位数上溢(Unsigned 16-bit Overflow); ============================================mov ax, uwordMax      ; AX = 65535 (FFFFh)add ax, 1             ; AX = 0, CF=1mov result16, axcall CheckUnsignedOverflow; ============================================; 6. 有符号16位数上溢(Signed 16-bit Overflow); ============================================mov ax, swordMax      ; AX = +32767 (7FFFh)add ax, 1             ; AX = -32768 (8000h), OF=1mov result16, axcall CheckSignedOverflow; ============================================; 7. 乘法溢出示例(Multiplication Overflow); ============================================; 有符号乘法溢出mov al, 64            ; AL = 64mov bl, 4             ; BL = 4imul bl               ; AX = 256 (超过127), OF=1call CheckSignedOverflow; 无符号乘法溢出mov ax, 40000         ; AX = 40000mov bx, 2             ; BX = 2mul bx                ; DX:AX = 80000 (超过65535), CF=1call CheckUnsignedOverflow; ============================================; 8. 移位操作溢出示例(Shift Operations); ============================================; 左移导致溢出mov al, 01000000b     ; AL = 64shl al, 2             ; AL = 0 (CF=1, 因为最高位移出)call CheckUnsignedOverflow; 右移导致下溢mov al, 00000001b     ; AL = 1shr al, 1             ; AL = 0 (CF=1)call CheckUnsignedOverflow; ============================================; 9. 无溢出情况(Non-overflow Cases); ============================================; 正常加法mov al, 100add al, 27            ; AL = 127 (无溢出)call CheckNoOverflow; 正常减法mov al, -50sub al, 50            ; AL = -100 (无溢出)call CheckNoOverflow; ============================================; 程序退出; ============================================invoke ExitProcess, 0  ; 退出程序，返回码0main endp; 检查无符号溢出子程序(CF标志)
CheckUnsignedOverflow procjc UnsignedOverflowDetectedret
UnsignedOverflowDetected:; 这里可以添加显示msgUnsignedOF的代码ret
CheckUnsignedOverflow endp; 检查有符号溢出子程序(OF标志)
CheckSignedOverflow procjo SignedOverflowDetectedret
SignedOverflowDetected:; 这里可以添加显示msgSignedOF的代码ret
CheckSignedOverflow endp; 检查无溢出情况子程序
CheckNoOverflow proc; 这里可以添加显示msgNoOverflow的代码ret
CheckNoOverflow endpend main

关键概念总结表

运算类型	示例	结果	关键标志位	检测方法
无符号加法上溢	255 (FFh) + 1	0, CF=1	CF	JC/JNC
无符号减法下溢	0 - 1	255 (FFh), CF=1	CF	JC/JNC
有符号加法上溢	+127 (7Fh) + 1	-128 (80h), OF=1	OF	JO/JNO
有符号减法下溢	-128 (80h) - 1	+127 (7Fh), OF=1	OF	JO/JNO
无符号乘法溢出	40000 * 2	80000, CF=1	CF	JC/JNC
有符号乘法溢出	64 * 4	256, OF=1	OF	JO/JNO
左移溢出	01000000b << 2	00000000b, CF=1	CF	JC/JNC
右移下溢	00000001b >> 1	00000000b, CF=1	CF	JC/JNC

重要说明

1. 标志位差异：

   • 无符号数运算使用**进位标志(CF)**检测溢出
   • 有符号数运算使用**溢出标志(OF)**检测溢出

2. 数据宽度影响：

   • 8位、16位、32位和64位数的溢出边界不同
   • 示例中展示了8位和16位的情况

3. 特殊运算：

   • 乘法(IMUL/MUL)和移位(SHL/SHR)操作也会产生溢出
   • 乘法结果可能需要更大的存储空间(如8位乘法的16位结果)

4. 实际应用：

   • 在关键计算后应检查相应标志位
   • 可根据需要使用条件跳转(JC/JO)处理溢出情况

这个增强版的示例更全面地展示了各种溢出情况，包括不同数据宽度和运算类型，并提供了结构化的检测方法。