汇编代码、机器码和存储器的关系以及数据的表示

即使使用C/C++或者其他高级语言编程，最后也会被编译工具转换为汇编代码，并最终作为机器码存储在内存、硬盘或者其他存储器上。在调试程序时，经常需要阅读它的汇编代码，以下面的汇编代码为例：

2023404:       e5901000        ldr     r1, [r0]

2023408:       e3c110ff        bic     r1, r1, #255    ; 0xff

202340c:       e3c11cff        bic     r1, r1, #65280  ; 0xff00

2023404、2023408、202340c是这些代码的运行地址，就是说运行前，这些指令必须位于内存中的这些地址上； e5901000、e3c110ff、e3c11cff是机器码。运行地址、机器码都以16进制表示。CPU用到的、内存中保存的都是机器码，图1是这几条指令在内存中的示意图。

图1. 内存中的机器码

"ldr r1, [r0]"、"bic r1, r1, #255"、"bic r1, r1, #65280"是这几个机器码的汇编代码──所谓汇编代码仅仅是为了方便我们人类读、写而引入的，机器码和汇编代码之间也仅仅是简单的转换关系。

参考CPU的数据手册可知，ARM的数据处理指令格式为：

以机器码0xe3a0244e为例：

[31:28] = 0b1110， 表示这条指令无条件执行；

[25] = 0b1， 表示 Operand2 是一个立即数；

[24:21] = 0b1101， 表示这是 MOV 指令， 即 Rd : = Op2；

[20] = 0b0， 表示这条指令执行时不影响状态位；

[15:12] = 0b0010， 表示 Rd 就是 r2；

[11:0] = 0x44e， 这是一个立即数；

立即数占据机器码中的低12位表示：最低8位的值称为immed_8，高4位称为rotate_imm。立即数的数值计算方法为：=immed_8循环右移(2*rotate_imm)。对于"[11:0] =0x44e"，其中immed_8=0x4e，rotate_imm=0x4，所以此立即数等于0x4e000000。

综上所述，机器码0xe3a0244e的汇编代码为：

mov r2, #0x4e000000

即

mov r2, #1308622848。

上面的0x4e000000和1308622848是一样的，之所以强调这点，是因为很多初学者问这样的问题："计算机中怎么以 16 进制保存数据？以 16 进制、 10 进制保存数据有什么区别？"这类问题与如下问题相似：桌子上有12个苹果，吃了一个，请问现在还有几个？你可以回答11 个、0xb个、十一个、eleven个、拾壹个。所谓16进制、10进制、8进制、二进制，都仅仅是对同一个数据的不同表达形式而已，这些不同的表达形式也仅仅是为了方便我们人类(又说了这个词一遍)读写而已，它们所表示的数值及它在计算机中的保存方式是完全一样的。

完毕！