不只有 int a = 1 总是要用到 if…else 、while 和 for 还有函数或者过程调用。

CPU 执行的也不只是一条指令，因为有 if…else、for 这样的条件和循环存在，指令不会一路平铺直叙地执行下去。程序是怎么被分解成一条条指令来执行的？

CPU是如何执行指令的？

程序员只要知道，代码变指令后，一条一条顺序执行就可以。

CPU 是一堆寄存器组成，寄存器由多个触发器（Flip-Flop）或者锁存器（Latches）组成简单电路，两种不同原理的数字电路组成的逻辑门。

N 个触发器或者锁存器，就可组成一个 N 位（Bit）的寄存器，能保存 N 位数据。 64 位 Intel 服务器，寄存器就是 64 位的。

一个 CPU 会有很多种不同功能的寄存器。三种特殊的：

（1）PC 寄存器（Program Counter Register），也叫指令地址寄存器（Instruction Address Register）。存放下一条要执行的计算机指令的内存地址。

（2）指令寄存器（Instruction Register），存放当前正在执行指令。

（3）条件码寄存器（Status Register），一个个标记位（Flag），存放 CPU 进行算术或者逻辑计算的结果。

（4）其他：整数、浮点数、向量、地址寄存器等等。有些可以存放数据，又能存放地址，就叫通用寄存器。

程序执行时，CPU 根据 PC 寄存器里的地址，从内存里面把需要执行的指令（连续保存）读取到指令寄存器里面执行，根据指令长度自增，顺序读下一条。

特殊指令，上一讲 J 类指令（跳转指令），会修改 PC 寄存器里面的地址值。下一条要执行的指令就不是从内存里面顺序加载的了。使用 if…else 条件语句和 while/for 循环语句的原因。

二、从 if…else 来看程序的执行和跳转

包含 if…else 的简单程序。

rand 生成一个随机数 r，r 是 0/ 1。 r 是 0时，把变量 a 设成 1，不然就设成 2。

$ gcc -g -c  test.c

$ objdump -d -M  intel -S test.o

编译成汇编代码。忽略前后无关的代码，关注于这里的 if…else 条件判断语句：

r == 0 的条件判断，被编译成了 cmp 和 jne 两条指令

（一）cmp 指令：比较两个操作数值，比较结果，存入条件码寄存器

    （1）DWORD PTR ：操作数据类型是 32 位整数，

    （2）[rbp-0x4] ：寄存器的地址。

    （3）第一个操作数：从寄存器里拿到的变量 r 的值。第二个操作数 0x0 就是我们设定的常量 0 的 16 进制表示。

    r == 0，就把零标志条件码（对应的条件码是 ZF，Zero Flag）设置为 1。除了零标志之外，Intel 的 CPU 下还有进位标志（CF，Carry Flag）、符号标志（SF，Sign Flag）以及溢出标志（OF，Overflow Flag），用在不同的判断条件下。

cmp 指令执行完成之后，PC 寄存器会自动自增，开始执行下一条 jne 的指令。

 （二）、 jne 指令，是 jump if not

equal ：查看对应的零标志位。= 0，跳转4a （对应汇编代码行号， else 条件里的第一条指令）。跳转时（mov 指令），PC 寄存器：不再是自增变成下一条指令的地址，而是被直接设置成 4a 地址，指令寄存器执行4a 地址。

mov 指令：（1）和 cmp 一样， 32 位整型寄存器地址，对应的 2 的 16 进制值 0x2。

（2）4a这条指令：把 2 设置到对应的寄存器里（赋值），PC 寄存器里的值自增，执行下一条 mov 指令。

（3）51这条指令：占位符，没实际作用，第一个操作数 eax：寄存器， 0x0：16 进制的 0 。

 if 条件，如满足，

赋值的 mov 指令（41）执行完， jmp无条件跳转 51。 main 函数没有设定返回值，而 mov eax, 0x0其实就是给 main 函数生成了一个默认的为 0 的返回值到累加器里面。if 条件里面的内容执行完成之后（和 else 一样）跳转到这里，。

读取打孔卡机器顺序一段一段读取指令，执行。有跳转地址，比如往后跳 10 个指令，机器自动将卡片带往后移动 10 个指令的位置，再执行指令。也能向前移动， while/for 循环实现原理。

如何通过 if…else 和 goto 来实现循环？

 for 循环的程序。三次之后，i>=3，就会跳出循环。

循环用 1e 地址上 cmp 比较指令，和紧接着的 jle 条件跳转指令来实现的。差别： jle 跳转的地址，在这条指令之前的地址 14，而非 if…else 编译出来的跳转指令之后。条件满足，PC 寄存器会把指令地址设置到之前执行过的指令位置，重新执行，直到条件不满足，执行 jle 之后的指令，循环才结束。

如果你看一长条打孔卡的话，就会看到卡片往后移动一段，执行了之后，又反向移动，去重新执行前面的指令。

jle 和 jmp 指令，有点像 goto 命令，指定跳转位置。虽反对使用 goto，但实际机器指令层面， if…else， for/while ，都是用和 goto 相同方式实现。

总结延伸

这一节，在单条指令的基础上，学习了多条指令，怎么样一条条被执行。 PC 寄存器自增的方式顺序执行，条件码寄存器会记录下当前执行指令的条件判断状态，然后通过跳转指令读取对应的条件码，修改 PC 寄存器内的下一条指令的地址，最终实现 if…else 以及 for/while 这样的程序控制流程。类似 goto 语句。

硬件层面实现goto 语句，要保存下一条指令地址，以及当前正要执行指令的 PC 寄存器、指令寄存器，条件码寄存器，保留条件判断的状态。三个寄存器就可以实现。