如何使用最少的指令数复制寄存器并执行`x * 4 + constant`

Question

我是x86汇编的新手。例如，以下指令：将ESP的内容乘以4，然后添加0x11233344，并将结果存储在EDI中。

如何用最少的指令数在x86汇编中表示此指令？

push esp
mov edi, 4
mul edi
add edi, 0x11233344

Answer 1

您的asm没有任何意义（push esp复制到内存，而不是其他寄存器），并且mul edi写入EDX：EAX而不是edi。它会EDX:EAX = EAX * src_operand。阅读手册：https://www.felixcloutier.com/x86/MUL.html。更好的方法是改用imul，除非您实际上需要完整的32x32 => 64位乘法的上半部分输出。

[此外，除非您确切地知道自己在做什么，否则不要使用堆栈指针寄存器ESP来保存临时值（例如，您在用户空间中，并且确保没有信号处理程序可以异步使用堆栈” 。）堆栈指针* 4 +大常数是not普通程序会做的事情。

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[通常，您可以在一条LEA指令中执行此操作，但是ESP是唯一在x86地址模式下不能作为索引的寄存器。请参见rbp not allowed as SIB base?（索引是寻址模式的一部分，可以应用2位移位计数，即比例因子）。

我思考我们最好的选择仍然是将ESP复制到EDI，然后使用LEA：

 mov  edi, esp
 lea  edi, [edi * 4 + 0x11223344]

或者您可以使用LEA复制并添加，然后然后左移，因为我们添加的值的低位具有两个零（即，是4的倍数）。因此，我们可以将其右移2而不丢失任何位。

SHIFTED_ADD_CONSTANT equ 0x11223344 >> 2

  lea    edi, [esp + SHIFTED_ADD_CONSTANT]
  shl    edi, 2

左移之前的加法会产生进位到前2位，但是我们将把这些位移出，所以这里没有关系。

这也是2 oups，并且更多在AMD Bulldozer系列CPU上有效（GP整数mov不需要消除运动，并且缩放索引会花费LEA额外的延迟周期）。 Zen具有消除运动的功能，但我认为LEA延迟仍然相同，因此两个版本的延迟均为2个周期。甚至“复杂” LEA在Zen上的吞吐量为2 /时钟，对于简单LEA（任何ALU端口）的吞吐量为4 /时钟。

但是less在Intel IvyBridge和更高版本的CPU上效率很高，在这些CPU上mov可以以零延迟（消除移动）运行，并且[edi*4 + disp32]寻址模式仍然是快速的2分量LEA。因此，在具有消除运动功能的Intel CPU上，第一个版本是2个前端uops，1个用于执行单元的未融合域uop，并且只有1个延迟周期。

另一个2指令选项是使用较慢的imul而不是快速移位。 （寻址模式使用移位：即使将其写为* 1 / 2 / 4 / 8，也被编码在机器代码的2位移位计数字段中。）>

  imul  edi, esp, 4       ; this is dumb, don't use mul/imul for powers of 2.
  add   edi, 0x11223344
imul在现代x86 CPU上具有3个周期的延迟，这是相当不错的，但在像奔腾3这样的旧CPU上却较慢。对于mov + LEA，它仍然不如1或2个周期的延迟，并且imul在端口更少。