INASOFT 管理人のひとこと
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■C言語のORはどのように実装される？
2014年11月17日(月) 0:00:00 [さくらのブログから転記]
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先日、Twitter上で「プログラマを探すには」みたいなジョークネタが流行っていました。
プログラマが考えている常識と、一般の人の考えている常識の違いを利用するというもので、例えば「=」という記号を「等しい」とみなすか「代入」とみなすか、とか、「AまたはB」という言葉を、「AとBのどちらか一方で、両方ともではない」とみなすか「AとBのどちらか一方、あるいは両方とも」とみなすか、の違いとかですね。
さて、そんな「または」なのですが、論理和としての「または」なのか、あるいは条件分岐としての「または」なのかで、ちょっと意味が変わってきたりもします。
C言語で言うと「|」と「||」の違いですね。
c = a | b;
と書いた場合、aとbを構成するすべてのビットの論理和が計算されますし、仮にaとbが副作用の伴う式であったとした場合は、aもbもどちらも評価されます。
（例えば、 c = a() | b(); と書いた場合は、a() の関数呼出しは行われるし、b() の関数呼出しも行われる）
次に
c = a || b;
と書いた場合、おそらく c に入るのは、0か0以外（おそらく1）という保証しかされません。論理和の計算ではなくて、式を評価するための計算が行われます。また、ショートサーキット（短絡評価）が行われるため、aが真ならばbの評価は行われません（行われてはならない）。
（例えば、 c = a() || b(); と書いた場合は、a() の関数呼出しは行われるが、b() の関数呼出しが行われるとは限らない。a()の結果が真ならばb()の呼出しは行われてはならない）
さて、C言語のコンパイル結果は、究極にまで最適化されるのが常ですから、これがアセンブリコードにどうコンパイルされるのか、見物です。
実際、Visual Studio 2010 で試してみました。
コンパイルしたプログラムは、こんな感じ。
#include "stdio.h"
int main()
{
unsigned a;
unsigned b;
unsigned c;
scanf("%d,%d", &a, &b);
c = a || b;
printf("%d\n", c);
return 0;
}
c = 1||2のようにしてしまうと、実際には c = 1という最適化がされてしまって、面白くありません。
また、a = 1; b = 2; c = a || b; と書いたとしても、コンパイラの高度な最適化によって c = 1 というコードが生成されたりしてしまいます。最近のコンパイラは大変頭が良い。
素直にOR演算のコンパイル結果を知りたい場合は、関数の引数を利用するとか、上で書いたようなscanfの結果を利用するなどしなければなりません。
さて、そのコンパイル結果のアセンブリコードは、こんな感じになっておりました。
TITLE *****
.686P
.XMM
include listing.inc
.model flat
INCLUDELIB OLDNAMES
PUBLIC ??_C@_05KABNCBHK@?$CFd?0?$CFd?$AA@ ; `string'
PUBLIC ??_C@_03PMGGPEJJ@?$CFd?6?$AA@ ; `string'
EXTRN @__security_check_cookie@4:PROC
EXTRN __imp__printf:PROC
EXTRN __imp__scanf:PROC
; COMDAT ??_C@_03PMGGPEJJ@?$CFd?6?$AA@
CONST SEGMENT
??_C@_03PMGGPEJJ@?$CFd?6?$AA@ DB '%d', 0aH, 00H ; `string'
CONST ENDS
; COMDAT ??_C@_05KABNCBHK@?$CFd?0?$CFd?$AA@
CONST SEGMENT
??_C@_05KABNCBHK@?$CFd?0?$CFd?$AA@ DB '%d,%d', 00H ; `string'
CONST ENDS
PUBLIC _main
; Function compile flags: /Ogtp
; COMDAT _main
_TEXT SEGMENT
_b$ = -8 ; size = 4
_a$ = -4 ; size = 4
_main PROC ; COMDAT
; File c:\mvs8\myprojects\consoletest\consoletest.cpp
; Line 7
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 8
; Line 12
lea eax, DWORD PTR _b$[ebp]
push eax
lea ecx, DWORD PTR _a$[ebp]
push ecx
push OFFSET ??_C@_05KABNCBHK@?$CFd?0?$CFd?$AA@
call DWORD PTR __imp__scanf
add esp, 12 ; 0000000cH
; Line 14
cmp DWORD PTR _a$[ebp], 0
jne SHORT $LN3@main
cmp DWORD PTR _b$[ebp], 0
jne SHORT $LN3@main
xor eax, eax
jmp SHORT $LN4@main
$LN3@main:
mov eax, 1
$LN4@main:
; Line 15
push eax
push OFFSET ??_C@_03PMGGPEJJ@?$CFd?6?$AA@
call DWORD PTR __imp__printf
add esp, 8
; Line 17
xor eax, eax
; Line 18
mov esp, ebp
pop ebp
ret 0
_main ENDP
_TEXT ENDS
END
赤字で示した部分が、該当箇所。
片っぽずつ cmp で評価し、条件ジャンプで飛んでますね。
（ちなみに cmp（比較命令）は、内部的には sub（減算）の結果をフラグレジスタにだけもたらし、減算結果の値そのものはレジスタへ格納しないという命令。cmp(sub)の引数に与えられた数値同士が等しければ、引き算の結果は0になるから、ZF（ゼロフラグ）=1になるということを利用する）
で、その後のjne（ZF≠1なら指定のアドレスへジャンプ）。
そりゃそうか、ショートサーキットを実現するには、これが一番手っ取り早い。
（ショートサーキットは実現する義務があるからね）
こういうのを研究するのも面白いんだよなぁ。
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