为什么需要LEA（加载有效地址）？

Question

我已经阅读了this、this和this，但尚未找到我想要的东西。

首先，我了解

lea

和

mov

在所能达到的结果方面的区别，简单地说：

mov  eax, ebp   ;put the value in ebp register into eax register
lea  eax, [ebp] ;same as above, and they are equivalent

但是：

mov  eax, ebp+8   ;invalid register set size
lea  eax, [ebp+8] ;calculate in sum of ebp value and 8, then assign it to eax

那么为什么

mov  eax, ebp+8

是非法的，而

lea  eax, [ebp+8]

却可以呢？我的书上说：

MOV 存储到 EAX 中的值必须由汇编器计算 （也就是说，它最终必须是一个常数）

但这对我来说毫无意义！ 恒定是什么意思？显而易见的理解是，CONSTANT应该在程序运行之前由汇编器/链接器计算，但是，想想

mov  eax, [ebp+8]

是一条LEGAL指令。在程序运行之前，汇编器/链接器无法知道

[ebp+8]

（

*(ebp+8)

作为 C 语言）的值！

Answer 1

你的书似乎只谈论mov-immediate，比如

mov eax, 1234

或

mov eax, foo

（符号地址）。

更完整的规则是

mov

的源操作数必须是：

• 链接时间常数值（mov-immediate）
• 或其他地方已经存在的值（内存或另一个寄存器）。

mov

只能复制，在写入目的地之前它不会通过ALU馈送数据。

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内存源操作数可以使用

[ebp+8]

或

[edx + eax*4 + my_array]

等寻址模式，但这与从该地址加载或存储到该地址的数据发生的情况无关。地址生成是在 CPU 的单独部分中完成的（或者在原始 8086 上，在微代码处理指令的单独阶段中）。

x86 的机器代码格式对几乎所有指令都以相同的方式编码 寻址模式（以及寄存器与内存源），因此

mov

无需执行任何特殊操作即可支持

mov eax, [ebp+8]

，就像

add eax, [ebp+8] 一样

在完成地址计算和加载后，它还会对数据进行加法。它们之间只有操作码字节不同，指定如何处理数据，而不是操作数所在的位置（寄存器与内存寻址模式）。 （大多数指令有两种操作码，一种操作码的源可以是内存，另一种操作码的目标可以是内存。 我在这里谈论两个内存源操作码。）

lea eax, [ebp+8]

的机器码也与除了操作码字节之外的机器码相同。 LEA 的特殊之处在于，它使用寻址模式的机器代码格式来编码实际上并不访问内存的移位/加法指令。 请参阅在不是地址/指针的值上使用 LEA？

没有其他指令可以做到这一点，因此您永远不能使用

eax+3

作为任何指令的源操作数。例如仅用一条指令是无法完成

imul ecx, eax+3

的。

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有两个独立的概念：指令的数据来自何处（立即数、寄存器或由寻址模式寻址的内存）与该数据发生的情况（复制、imul、sub、popcount、popcount） ……）。从这个意义上说，LEA 没有数据输入，因为它不会取消引用

[ebp+8]

。

LEA 只是获取地址，就像 C 的

&

地址操作符一样，它取消了否则会取消引用的内容，例如

&ptr[3]

与

ptr+3

相同，但语法不同。让 LEA 有趣的一件事是，x86 ADD 只能执行

ptr+=3

，就地修改寄存器（或内存），但 LEA 可以像

tmp = &ptr[3]

那样进行复制和添加。

（对于32位或64位寻址模式，还添加一个移位寄存器，如

tmp = &ptr[x*4 + 3]

）

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有点偏离主题，但可能相关：

大多数经典的x86整数指令只有一个或两个操作数（x86 cpu有什么样的地址指令？）。尽管

imul ecx, [edx+8], 123

可以在将结果写入不是输入的寄存器时进行数学运算。 （与大多数直接源指令不同，

imul

的 new-in-186 形式不会窃取 ModRM 中的

/r

字段作为额外的操作码位，因此它可以有 3 个操作数，包括立即数，其存在由操作码。）但是硬件乘法器的输入仍然是立即数和直接来自内存的值；

imul ecx, edx+8, 123

不可编码。