4.3. 转移指令

转移指令用于实现有条件或无条件分支、函数调用、函数返回以及循环控制等操作。LoongArch支持的转移指令如表3-9所示。

表3-9中，转移指令助记符有两类命名方式：相对跳转的地址计算依赖PC值，称为“分支”（Branch），助记符通常以b开头；绝对跳转的地址计算不依赖PC值，称为“跳转”（Jump），助记符通常以j开头。

PC是程序计数器，用来控制程序中指令的执行顺序。程序正常运行时，PC指向CPU将要执行的下一条指令。CPU取出该指令后，会自动更新PC，使其指向再下一条指令，从而保证程序顺序执行。当程序需要改变执行顺序，也就是发生跳转时，就必须提前修改PC，使它指向目标指令地址。

表3-9中的转移指令可从有条件分支、无条件分支和跳转、跳转范围几个角度理解。

4.3.1. 有条件的分支指令

表3-9中的beq、bne、blt、bge、bltu、bgeu、beqz、bnez都是有条件相对跳转指令。条件成立时，程序跳转到目标地址；条件不成立时，继续顺序执行。目标地址的计算方式为：先将指令码中的立即数（offs16或offs21）逻辑左移2位并符号扩展，再把得到的偏移值加到该分支指令的PC上。各条件分别表示等于（eq）、不等于（ne）、小于（lt/ltu）、大于或等于（ge/geu）、等于零（eqz）和不等于零（nez）；其中ltu、geu表示按无符号操作数进行比较。

有条件分支指令常用于函数内部控制程序流程，作用类似C语言中的if-else、do-while、for等语句。

4.3.2. 无条件分支指令和跳转指令

表3-9中的b和bl都是无条件分支指令，用于直接跳转到目标地址。目标地址的计算方式为：将指令码中的26位立即数offs26逻辑左移2位并符号扩展，再把得到的偏移值加到该分支指令的PC上。b和bl的区别在于，bl是带链接的无条件分支指令（Branch and Link），跳转前会把该指令PC值加4的结果写入寄存器r1。

表3-9中的jirl是无条件跳转指令，同样用于直接跳转到目标地址。它的目标地址计算方式为：先将指令码中的16位立即数offs16逻辑左移2位并符号扩展，再与寄存器rj中的值相加。指令名中的ir分别表示立即数（Immediate）和寄存器（Register），说明跳转目标基于“寄存器+立即数”，而不是基于PC。l表示带链接跳转（Jump and Link），即跳转时还会把该指令PC值加4的结果写入寄存器rd。

在LoongArch ABI中，寄存器r1被定义为返回地址寄存器ra。关于LoongArch ABI，后续章节会详细说明。

分支指令bl通常用于函数调用，跳转指令jirl通常用于函数返回。

4.3.3. 跳转范围

表3-9中，分支指令beq、bne、blt、bltu、bge、bgeu使用offs16作为偏移量。地址计算时还会左移2位，因此实际偏移宽度为18位，相对跳转范围为[PC-128K, PC+128K]。无条件分支指令b、bl使用offs26作为地址偏移量，左移2位后实际偏移宽度为28位，相对跳转范围为[PC-128M, PC+128M]。这一范围与ARM架构的相对跳转范围相同，比部分早期架构更大。例如，MIPS架构的无条件相对跳转范围为[-128K,128K]。

更大的跳转范围可以减少加载地址所需的额外指令。假设程序需要无条件跳转到[PC-128M, PC+128M]范围内的某个地址，例如偏移量为0x40，则只需一条分支指令b即可完成：

b 	0x10 	//	跳转到目标地址PC+0x40(0x10<<2)

如果目标地址偏移超出该范围，一条分支指令就无法完成跳转。此时需要先把目标地址（PC+偏移量）加载到寄存器，再用绝对跳转指令jirl跳转：

li 	$r7, (PC+offset)	#	加载目标地址到寄存器r7
jirl 	$r0, $r7, 0 	#	跳转到目标地址(r7+0)

根据常量（PC+offset）的大小不同，宏指令li最终会被编译器扩展为1~4条汇编指令。