요약

서랍 여덟 칸을 차례로 열며 열쇠를 찾을 때는 두 가지로 멈춘다. 열쇠가 나오면 멈추고, 여덟 칸을 다 열어도 멈춘다. 이 명령들은 남은 횟수와 방금 견준 결과를 한꺼번에 보고, 둘 다 “계속”일 때만 되돌아간다. 배열에서 조건에 맞는 첫 원소를 찾는 일이 한 줄로 끝난다. 다만 반복이 끝난 뒤 “찾아서 멈췄는지, 다 봐서 멈췄는지”를 따로 가려야 하고, 견준 줄과 이 명령 사이에 표시등을 바꾸는 계산이 끼면 견준 결과가 사라진다.

예시로 보기

LOOP는 정해진 횟수를 다 돈다. 배열에서 첫 양수를 찾을 때는 찾는 순간 그만 돌고 싶다. LOOP 앞에 조건 점프를 하나 더 넣어도 되지만, 두 검사를 한 줄로 하는 명령이 있다.

16비트 배열에서 첫 양수를 찾는다.

.data
array    SWORD -3,-6,-1,-10,10,30,40,4
sentinel SWORD 0
.code
    mov esi,OFFSET array
    mov ecx,LENGTHOF array
next:
    test WORD PTR [esi],8000h   ; 부호 비트를 본다
    pushfd                      ; 플래그를 스택에 치워 둔다
    add esi,TYPE array          ; 다음 원소로
    popfd                       ; 플래그를 되돌린다
    loopnz next                 ; 음수였고 남은 횟수가 있으면 계속
    jnz quit                    ; 끝까지 음수뿐이었다
    sub esi,TYPE array          ; 찾았다: ESI를 한 칸 되돌린다
quit:

test는 맨 위 비트만 남겨 본다. 음수면 결과가 0이 아니라 ZF = 0, 양수면 ZF = 1이다(TEST와 CMP). loopnz는 ZF = 0인 동안 되돌아간다.

본 원소 ZF (test 뒤) ECX (loopnz 뒤) loopnz
−3 0 7 되돌아간다
−6 0 6 되돌아간다
−1 0 5 되돌아간다
−10 0 4 되돌아간다
10 1 3 아래로 빠진다

빠져나왔을 때 ESI는 이미 10의 다음 칸을 가리킨다. ZF = 1이라 jnz quit는 넘어가지 않고, sub가 ESI를 한 칸 되돌려 10을 가리키게 한다. 배열 시작에서 8바이트 뒤, 인덱스 4다.

검증: 위 추적(인덱스 4, ECX = 3), 모두 음수일 때 ESI가 보초값을 가리키는 것, 마지막 원소가 첫 양수일 때, 무작위 배열 300개에서 두 코드를 파이썬 탐색과 대조, Your turn 풀이(50칸), pushfd·popfd를 뺀 코드가 틀리는 것, 동작 규칙표, 카드 C2 — 33_conditional-loop-instructions_verify.py (파이썬 흉내로 확인. 실제 MASM으로 돌린 것이 아니다)

정의

두 쌍이 있다. 쌍 안의 두 이름은 같은 명령이다.

명령 하는 일 쓰임새
LOOPZ 목적지, LOOPE 목적지 ECX를 1 줄인다. ECX > 0이고 ZF = 1이면 목적지로 간다 주어진 값과 다른 첫 원소 찾기
LOOPNZ 목적지, LOOPNE 목적지 ECX를 1 줄인다. ECX > 0이고 ZF = 0이면 목적지로 간다 주어진 값과 같은 첫 원소 찾기

기호로 쓰면 다음과 같다. \(\land\)는 “그리고”다.

\[\text{LOOPZ}: \quad \text{ECX} \leftarrow \text{ECX} - 1, \quad (\text{ECX} > 0) \land (\text{ZF} = 1) \text{이면 점프}\] \[\text{LOOPNZ}: \quad \text{ECX} \leftarrow \text{ECX} - 1, \quad (\text{ECX} > 0) \land (\text{ZF} = 0) \text{이면 점프}\]

ECX는 부호 없는 수로 본다. 그래서 ECX > 0은 “0이 아니다”와 같은 말이다. 이름은 “같은 동안(Equal, Zero) 돈다”, “다른 동안(Not Equal, Not Zero) 돈다”로 읽는다. LOOPZ는 같은 동안 도니까 다른 것을 만나면 멈추고, 그래서 다른 첫 원소를 찾는 데 쓴다.

세 반복 명령을 나란히 놓으면 이렇다.

줄인 뒤의 ECX ZF LOOP LOOPZ LOOPNZ
0이 아니다 1 간다 간다 안 간다
0이 아니다 0 간다 안 간다 간다
0 1 안 간다 안 간다 안 간다
0 0 안 간다 안 간다 안 간다

이 명령들은 ECX를 줄이지만 플래그는 바꾸지 않는다. 그래서 빠져나온 뒤에도 ZF에는 마지막으로 견준 결과가 남아 있다.

코드의 세 군데

pushfd와 popfd. 견준 줄(test)과 loopnz 사이에 add esi,TYPE array가 있다. ADD는 플래그를 다시 매긴다. ESI는 0이 아니니 ZF가 늘 0이 되어 버린다. 그래서 견준 직후의 플래그를 스택에 올려 두고(pushfd), 덧셈 뒤에 내린다(popfd). 이 두 줄을 빼면 위 배열에서 loopnz가 여덟 번을 다 돌고 ESI는 보초값을 가리킨 채 끝난다. PUSHFD와 POPFD는 런타임 스택과 PUSH·POP에 있다.

빠져나온 뒤의 jnz quit. 반복은 찾아서도 끝나고 횟수가 다해서도 끝난다. 둘을 가르는 것이 ZF다. ZF = 0이면 마지막 원소까지 음수였다는 뜻이라 quit로 간다. ECX로 가르면 안 된다. 마지막 원소가 첫 양수면 ECX도 0이기 때문이다.

보초값. 못 찾으면 ESI는 배열 바로 다음 칸을 가리킨다. 거기에 sentinel이라는 변수를 미리 놓아 둔다. 뒤의 코드가 ESI가 가리키는 값을 읽어도 배열 밖의 아무 값이 아니라 약속한 값(0)을 읽는다.

예제

Your turn. 배열에서 0이 아닌 첫 값을 찾는다. 없으면 ESI가 보초값을 가리키게 한다.

.data
array    SWORD 50 DUP(?)
sentinel SWORD 0FFFFh
.code
    mov esi,OFFSET array
    mov ecx,LENGTHOF array
L1: cmp WORD PTR [esi],0        ; 0인지 본다
    (여기를 채운다)
quit:
답 
    pushfd                      ; 플래그를 치워 둔다
    add esi,TYPE array
    popfd                       ; 플래그를 되돌린다
    loope L1                    ; 0이었고 남은 횟수가 있으면 계속
    jz quit                     ; 끝까지 0뿐이었다
    sub esi,TYPE array          ; 찾았다: ESI를 되돌린다

첫 예제와 뼈대가 같고 세 군데가 반대다. 견주는 줄이 cmp …,0이라 0이면 ZF = 1이다. 0인 동안 돌아야 하므로 loope를 쓴다. 못 찾은 경우는 ZF = 1로 끝나므로 jz quit다.

경계 사례. 배열이 -1, -1, …, -1, 5처럼 마지막 원소만 양수면, loopnz는 ECX = 0이고 ZF = 1인 채 빠져나온다. jnz quit는 넘어가지 않고 ESI가 마지막 원소로 돌아온다. 바르게 찾는다.

활용

  • 이 기법을 떠올릴 신호: “배열에서 ~인 첫 원소”를 찾는다. 돌 횟수의 한도는 알지만 중간에 멈출 수 있다.
  • 쓸 조건: 견준 줄의 ZF가 LOOPZ·LOOPNZ에 닿을 때까지 살아 있어야 한다. 사이에 플래그를 바꾸는 명령이 있으면 pushfd·popfd로 감싼다.
  • 대표 문제 둘: 부호 비트가 0인 첫 원소 찾기(test + loopnz), 0이 아닌 첫 원소 찾기(cmp + loope).
  • 흔한 실수: LOOPZ와 LOOPNZ를 거꾸로 고른다. “~인 동안 돈다”로 읽고, 멈출 조건의 반대를 고른다.
  • 흔한 실수: 찾은 뒤 ESI를 되돌리지 않는다. ESI는 견준 직후 이미 다음 칸으로 넘어가 있다.
  • ECX가 0으로 시작하면 LOOP와 똑같이 FFFFFFFFh가 되어 계속 돈다(JMP와 LOOP).

연결

확인 문제

C1 LOOPNZ가 하는 일을 순서대로 쓰고, 목적지로 가는 조건을 쓰라.

답: ECX를 1 줄인다. 줄인 뒤 ECX > 0이고 ZF = 0이면 목적지로 간다. 아니면 아래 줄로 간다.
이유: 두 조건 중 하나만 깨져도 빠져나온다. 플래그는 바꾸지 않는다.

C2 array SWORD 3,3,7,3에 Your turn의 답 코드를 쓰되 cmp WORD PTR [esi],0만 cmp WORD PTR [esi],3으로 바꿨다. 끝났을 때 ESI는 배열 시작에서 몇 바이트 뒤를 가리키고, ECX는 얼마인가?

답: 4바이트 뒤(인덱스 2, 값 7). ECX = 1.
이유: 3, 3에서는 ZF = 1이라 loope가 되돌아가고 ECX는 3, 2가 된다. 7에서 ZF = 0이라 ECX를 1로 줄인 뒤 빠져나온다. 그때 ESI는 6바이트 뒤이고 sub가 4바이트 뒤로 되돌린다.

C3 견주는 줄과 loopnz 사이에 pushfd와 popfd가 왜 필요한가? 빼면 어떤 답이 나오는가?

답: 사이의 add esi,TYPE array가 플래그를 다시 매겨서, loopnz가 볼 ZF가 test의 것이 아니라 덧셈의 것이 된다. ESI는 0이 아니라서 ZF가 늘 0이고, loopnz는 ECX가 0이 될 때까지 돈다. 양수가 있어도 못 찾았다고 끝난다.

C4 반복이 끝난 뒤 “찾았는지”를 ECX가 0인지로 가리면 왜 틀리는가?

답: 마지막 원소에서 찾으면 ECX도 0이다. 찾았는데 못 찾았다고 판정한다. 찾았는지는 마지막으로 견준 결과, 곧 ZF에 남아 있다. LOOPNZ가 플래그를 바꾸지 않으므로 빠져나온 직후의 ZF가 그 결과다.