ARM 汇编实现 C 语言 for 循环：从编译器输出看指令级对应关系

C 源碼

int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
    sum += i;
}

ARMv7 (32 位) 編譯器輸出對照 (GCC -O2)

; sum 在 r0, i 在 r1
    mov   r0, #0          ; sum = 0
    mov   r1, #1          ; i = 1
.L2:
    add   r0, r0, r1      ; sum += i
    add   r1, r1, #1      ; i++
    cmp   r1, #100        ; i <= 100 ?
    ble   .L2             ; 小於等於則跳回
; 循環結束，r0 保存結果

關鍵指令解析

ARMv8 (AArch64) 版本

    mov   w0, #0          ; sum
    mov   w1, #1          ; i
.L2:
    add   w0, w0, w1
    add   w1, w1, #1
    cmp   w1, #100
    b.le  .L2             ; A64 條件分支後綴

優化技巧：循環展開與向量化

; GCC -O3 -mfpu=neon 可能生成
    mov   w0, #0
    mov   w1, #1
.L2:
    add   w0, w0, w1
    add   w1, w1, #1
    add   w0, w0, w1
    add   w1, w1, #1
    ; ... 展開 4 次
    cmp   w1, #100
    b.le  .L2

或使用 NEON 向量指令一次加 4/8 個整數 (需對齊、尾部處理)。

反組合碼分析實戰

1. arm-none-eabi-gcc -S -O2 test.c -o test.s 生成彙編源碼。
2. objdump -d test.elf 查看機器碼 + 符號。
3. IDA Pro / Ghidra 圖形化控制流圖，識別循環結構 (紅色回邊)。

嵌入式工程啟示

• **變量分配寄存器** (如 register int i) 可減少棧訪問，但現代編譯器自動分配更優。
• **循環計數器倒序** (for(i=100;i--;)) 在某些架構上節省 cmp (零標誌自動置位)，ARM 需 subs 更新標誌。
• **volatile** 防止編譯器優化掉空循環 (延時用)。