1.4　条件分支和循环的原理

程序的流程分为顺序执行、条件分支和循环三种。 顺序执行 就是按照地址的数值顺序执行指令。 条件分支 就是按照条件执行任意地址的指令。 循环 就是重复执行同一地址的指令。在顺序执行中，只要将程序计数器的值每次加 1 就可以了，但如果程序中存在条件分支和循环，机器语言的指令就可以将程序计数器的值设置为任意地址（不是不不 1 的值）。通过这样的方式，程序就可以返回之前的地址重复执行指令，或者跳转到任意地址从而实现分支。在这里，我们会展示一个条件分支的具体示例，循环也是以同样的原理通过设置程序计数器的值来实现的。

图 1-5 展示了内存中的一段程序，这段程序的功能是将内存中的值（这里是 123）的绝对值输出到屏幕上。程序运行的起始位置是地址 0100。随着程序计数器的值增加，程序执行到地址 0102，此时如果累加器的值是正数，则会执行一条跳转到地址 0104 的指令（跳转指令）。由于此时累加器的值 123 是一个正数，所以地址 0103 的指令会被跳过，程序流程直接跳转到了地址 0104。“跳转到地址 0104”这条指令，实际上就是间接地执行了“将程序计数器的值设为地址 0104”的操作。

条件分支中所使用的 跳转指令 需要根据前一条指令的运算结果来判断是否进行跳转。在表 1-1 所列出的 CPU 寄存器中，有一个标志寄存器。标志寄存器会根据上次运算的结果，保存累加器和通用寄存器的值，无论值是正数、零还是负数，都会将其保存（也会保存溢出 和奇偶校验 的结果）。

CPU 在每次读取数据或进行运算后，都会根据结果自动设置标志寄存器的值。在条件分支中，执行跳转指令之前会进行比较运算，CPU 会根据标志寄存器的值来判断是否执行跳转指令。运算结果的正、零、负 3 种状态分别由标志寄存器中的 3 个比特 来表示。 图 1-6 是 32 位 CPU（寄存器的长度为 32 比特）的标志寄存器示例。在这个标志寄存器中，第 0 个、第 1 个、第 2 个比特的值若为 1，则代表运算结果分别为正数、零、负数。

CPU 进行比较的方式非常有趣，请大家一定要了解一下。假设要将累加器中的值 XXX 和通用寄存器中的 YYY 进行比较，当执行比较指令时，CPU 的运算器会在内部（暗中）执行“XXX-YYY”的减法运算，无论结果是正数、零，还是负数，都会保存到标志寄存器中。如果结果为正，则表示 XXX 大于 YYY ；如果为零，则表示 XXX 等于 YYY ；如果为负，则表示 XXX 小于 YYY。也就是说，程序中的比较指令在 CPU 内部实际上是通过减法运算来实现的。怎么样，是不是很有趣呢？ ulDr1IzjBzfcvBJymhaoPhR++B9+cvklYaS75+dJbv/tq2u+APDC6zmE45dTrOVA