逻辑运算：AND、ORR、EOR 与 MVN

前三课里，我们一直把寄存器当成装数字的盒子：加减乘除看数值大小，LDR/STR 看地址高低。这一课换个视角——把寄存器拉近到电路层面，你会发现每个寄存器其实是 32 个并排的小开关，每个开关只有开（1）和关（0）两种状态。

逻辑运算就是直接拨弄这些开关的指令：AND、ORR、EOR，以及一个独来独往的 MVN。它们不关心「42 比 26 大多少」这种问题，只关心每一位上是 0 还是 1。

本系列基于 ARMv7（32 位版本），实验照旧可以在 CPUlator（https://cpulator.01xz.net/，选 ARM + ARMv7）里单步跟进。这一课强烈建议在手边备一个「十六进制转二进制」的计算器——很多结果在十六进制下平平无奇，转成二进制才会拍案叫绝。

1. 先重温真值表

大学数字电路课的老朋友来了。逻辑运算一次只看一位：输入 A、输入 B，输出一个结果位。四条指令对应四种规则——AND：两个输入都是 1，结果才是 1；OR：任意一个是 1，结果就是 1；XOR（异或）：恰好一个是 1 才是 1，两个 1 或两个 0 都得 0；NOT：没有第二个输入，0 翻成 1，1 翻成 0。

_{图 1 · 四种逻辑运算的真值表：AND 求全，OR 求任一，XOR 求恰好一个，NOT 全部翻面}

把这张表记牢，这一课后面所有的「为什么是这个结果」，都能回到这里找到答案。

2. AND：两位都为 1 才放行

语法骨架和 ADD 一模一样：AND Rd, Rn, operand2——目标寄存器写在最前，后面两个输入按位相与，结果存进 Rd：

    mov r0, #0x42      @ R0 = 0100 0010
    and r1, r0, #0x26  @ R1 = R0 AND 0x26

0x26 的二进制是 0010 0110。逐位对齐之后，只有「上下都是 1」的位才能活下来：

_{图 2 · 0x42 AND 0x26 = 0x02：8 位里只有一对开关同时为开}

再看一个反直觉的例子：拿 0x42 去 AND 0x15（0001 0101），结果是 0x00。两个数都不小，但它们的 1 位完美错开、一位都不重叠——逻辑运算看的是位的位置，不是数值的大小。

注： AND 的经典用途是「掩码」：想保留哪几位就和 1 相与，想清掉哪几位就和 0 相与。比如 x AND 0x0F 只保留低 4 位，其余全部清零。

3. ORR：ARM 的「或」要双写 R

写过 x86 的同学这里要踩一脚刹车：ARM 的或指令不叫 OR，叫 ORR——两个 R，少写一个汇编器直接报错。至于为什么是双 R，没人说得清，背下来就好。

规则是「任一为 1 即得 1」，语法和 AND 完全对称：

    mov r0, #0x42      @ R0 = 0100 0010
    orr r1, r0, #0x26  @ R1 = R0 ORR 0x26

还是那两个数，结果变成了 0x66（0110 0110）——只要上下有一个 1，那一位就被点亮：

_{图 3 · 同一对输入：ORR 得 0x66（任一为 1 即点亮），EOR 得 0x64（两个 1 的位被拒绝）}

注意： 写 or 能通过的是 x86。ARM 里只有 orr 是合法助记符——原视频作者演示时都忘了双写 R，编译当场失败，这个坑的新手中招率极高。

4. EOR：恰好一个 1 才算数

异或在 x86 里叫 XOR，在 ARM 里叫 EOR（Exclusive OR）。它的规则最挑剔：两个输入必须「一真一假」才输出 1。两个 1？不行，太齐了；两个 0？也不行，什么都没有。

    mov r0, #0x42      @ R0 = 0100 0010
    eor r1, r0, #0x26  @ R1 = R0 EOR 0x26

结果是 0x64（0110 0100）。回头看图 3：ORR 和 EOR 的唯一差别，就在那对「上下都是 1」的位上——ORR 放行，EOR 拒绝。

EOR 有两个非常实用的小性质：任何位和 1 异或会翻转、和 0 异或保持不变，想翻转哪几位就 EOR 一个对应位为 1 的值；另外 x EOR x 恒等于 0，所以它常被用来快速清零，或判断两个值是否相等。

5. MVN：独来独往的取反

最后一位选手画风突变：MVN（Move NOT）只有一个源操作数。它不需要第二个输入，干的事只有一件——把源操作数的全部 32 位，0 翻成 1、1 翻成 0，然后搬进目标寄存器：

    mov r0, #0x42      @ R0 = 0x00000042
    mvn r1, r0         @ R1 = R0 的每一位取反

单步执行后，R1 里是 0xFFFFFFBD。第一次看到这个结果的人大多会愣一下：我只动了低 8 位，高位怎么冒出一串 F？

答案就在「32 位」这三个字里。R0 的完整样子是 0x00000042——前面那 24 个 0 也是位，也参与翻转，全部变成 1，十六进制里就是六个 F。取反从来不分高位低位，32 个开关一视同仁。

_{图 4 · MVN 翻转全部 32 位：高 24 位的 0 全变成 1，十六进制下就是一串 F}

注： 别把 MVN 当成 MOV 的笔误。MOV 是原样搬运，MVN 是搬的时候顺手把每个位翻个面。

6. 寄存器还是立即数？都行

和 ADD/SUB 一样，AND、ORR、EOR 的第二源操作数（operand2）两种写法都合法：

    and r1, r0, #0x26  @ operand2 是立即数
    and r1, r0, r2     @ operand2 是寄存器

MVN 只有一个源操作数，同样两种形式都支持。倒是第一课的老规矩别忘了：立即数前面必须带 #。

小结

这一课我们放下了「数值」，拿起了「位」：

• 真值表：AND 双全才得 1，OR 任一即 1，XOR 恰好一个，NOT 全部翻面
• AND Rd, Rn, operand2：按位与，经典用途是掩码——和 1 保留，和 0 清除
• ORR：ARM 的「或」要双写 R；0x42 ORR 0x26 = 0x66
• EOR：恰好一个 1 才得 1；0x42 EOR 0x26 = 0x64；x EOR x 恒为 0
• MVN：单操作数取反，32 位全翻——0x00000042 变成 0xFFFFFFBD，那串 F 就是这么来的

能读写内存、能算数、还能逐位拨开关之后，程序还差最后一块拼图：根据条件走不同的路。下一课我们将请出 CMP 和分支指令，让 CPSR 那几盏灯真正派上用场。下一课见。

本章自测