8.2  编程(www.cppentry.com)环境

x87 FPU有专用的指令和配套的寄存器。它的指令是x87浮点指令，配套的寄存器有：8个80位的数据寄存器、1个16位的控制寄存器、1个16位的状态寄存器、1个16位的标志寄存器、1个最后指令地址寄存器、1个最后操作数寄存器、1个操作码寄存器。其中，最后3个寄存器用于最后一次操作的信息记录，主要用于异常处理。如图8-1所示。

编程(www.cppentry.com)主要是围绕数据寄存器堆栈、状态寄存器和控制寄存器进行的，其他部分则多用于调试支持。

8.2.1  数据寄存器

x87 FPU有8个80位的数据寄存器（编号0～7），使用IEEE扩展双精度格式存储操作数，如图8-1所示。当内存中的数据载入数据寄存器时，如果数据格式不是扩展双精度格式，则在载入过程中进行格式转换。输出过程也是如此。

8个数据寄存器组成一个循环堆栈，栈顶记录保存于状态寄存器中，相当于堆栈指针。每次压栈（FLD指令载入数据），堆栈指针就减1，在0～7之间循环。代码并不直接使用这个指针操作这些寄存器，而是使用ST(0)～ST(7)表示。ST(0)指栈顶，即状态寄存器中栈顶指针指示的那个寄存器。如图8-2所示。

假设当前状态寄存器中的栈顶指针是N（即编号N的寄存器位于栈顶），则ST(i)对应的寄存器编号是：N+i mod 8

例如初始状态时，堆栈指针是0，FLD指令装载了一个数据以后，指针减小1是7，则ST(0)即是寄存器7，而ST(1)对应的寄存器编号是：7+1 mod 8 = 0

这些计算实际上是以CPU管理寄存器的方式看待这8个寄存器组成的堆栈，比较晦涩。还有一种方式不是从CPU角度理解，而是从指令角度（也就是编程(www.cppentry.com)角度）理解，直接将ST(0) ～ST(7)看成一个堆栈，ST(0)是栈顶，每次压栈，数据向上移动一个寄存器。例如载入一个数据，这个数据在ST(0)中，再次载入一个数据，则当前数据在ST(0)中，而上次载入的数据在ST(1)中。这种理解方式相对简易。

x87 FPU的数据寄存器是相对独立的，不受过程调用的影响。在线程、进程切换时，操作系统会保护这些寄存器，因此它们也不受线程、进程切换的影响。这意味着这些寄存器是个存放数据和传送参数的好地方，例如VC6就将ST(0)作为浮点返回值的存放场所。

绝大部分浮点指令都会影响数据寄存器，影响是多方面的：数据寄存器的内容、堆栈指针、标志寄存器等都会改变，例如FSIN指令就改写ST(0)，自然标志寄存器也随之改变，其影响类似伪码：

ST(0) = FSIN( ST(0) )  
TAG(0)= class( ST(0) ) 

而FINCSTP则仅改变指针，类似：

TOP = TOP + 1 

当然，大部分指令的影响要比这些复杂，例如FADDP指令，在使用时需要仔细阅读指令说明。

有一个细节需要注意，即通常使用FLD指令载入数据进行计算，使用FSTP等数据输出结果，但有时不需要输出数据寄存器（例如逻辑比较操作），而只是清空时，不能使用FINCSTP指令。虽然FINCSTP指令修改堆栈指针，但标志寄存器没有改变，因此堆栈并未清空。一个简单的方法是使用下列指令：

FSTP ST(0) 

数据寄存器、堆栈、标志寄存器等之间是联动的，在一般情形下，用户只需关注自己的数据处理逻辑，无需关注它们之间关系的细节，同时也应尽量避免干预（例如直接修改堆栈指针）。一个简单的指导原则就是将堆栈指针和标志寄存器当作只读的，仅用于调试。

还有一点需要特别注意，那就是MMX的数据寄存器与x87 FPU的数据寄存器虽然名字不同，实际上却是通过别名机制共用数据寄存器。这意味着，MMX指令和x87 FPU指令存在资源共享问题，不可同时使用。