Регистр флагов: ноль, знак, перенос

Урок объясняет регистр флагов: маленькие биты-индикаторы, по которым процессор принимает решения.

Флаг — отдельный бит в регистре RFLAGS, который автоматически выставляется по результату операции (например, «получился ноль»).

Зачем нужны флаги

В процессоре нет команды «если». Вместо этого почти каждая арифметическая операция и сравнение оставляют после себя «следы» в RFLAGS, а условные переходы потом смотрят на эти следы. Это разделение — ключ к тому, как из плоского кода получаются ветвления.

Четыре главных флага

Флаг	Имя	Когда выставлен
ZF	Zero	результат равен нулю
SF	Sign	результат отрицательный (старший бит = 1)
CF	Carry	был перенос за пределы разрядности (беззнаковое переполнение)
OF	Overflow	знаковое переполнение

Как сравнение пользуется флагами

Команда cmp a, b вычитает b из a, но не сохраняет результат — она только выставляет флаги. Если a == b, разность равна нулю и ZF = 1. На этом построены все условия:

mov rax, 5
cmp rax, 5      ; 5 - 5 = 0  -> ZF = 1
je  equal       ; je = jump if equal, прыгает если ZF = 1

Как работает под капотом

Сэмулируем логику флагов на Python для 8-битного сложения, где перенос виден наглядно:

def add8(a, b):
    res = a + b
    cf = 1 if res > 0xFF else 0   # перенос за 8 бит
    res8 = res & 0xFF
    zf = 1 if res8 == 0 else 0
    sf = 1 if res8 & 0x80 else 0
    return res8, zf, sf, cf

res, zf, sf, cf = add8(200, 100)
print("res =", res, "ZF =", zf, "SF =", sf, "CF =", cf)

Вывод:

res = 44 ZF = 0 SF = 0 CF = 1

200 + 100 = 300, но в 8 бит влезает только 44 (300 − 256), а флаг переноса CF честно сообщает, что число «вылезло» за разрядность. Точно так же реальный процессор отмечает беззнаковое переполнение.

Частые ошибки

Думать, что cmp что-то сохраняет. Она только выставляет флаги; сам результат вычитания выбрасывается.
Путать CF и OF. CF — переполнение для беззнаковых, OF — для знаковых чисел. Разные условия используют разные флаги.
Вставлять команды между сравнением и переходом. Многие команды (например, mov флаги не трогает, а add трогает) могут испортить флаги до перехода.

Итог

Флаги в RFLAGS — биты-индикаторы результата операции.
Главные: ZF (ноль), SF (знак), CF (беззнаковое переполнение), OF (знаковое).
cmp a, b вычитает, не сохраняя результат, и только выставляет флаги.
Условные переходы читают флаги — так получаются ветвления.