XCHG 在 Intel 汇编语言中如何工作？

Question

以下代码中的

xchg

指令如何工作？已知 arrayD 是一个 1,2,3 的 DWORD 数组。

mov  eax, arrayD      ; eax=1
xchg eax, [arrayD+4]  ; eax=2 arrayD=2,1,3

为什么

xchg

后面不是数组1,1,3？

Answer 1

xchg

工作原理就像英特尔文档所说的那样。

我认为第二行的评论是错误的。 应该是

eax=2

，

arrayD = 1,1,3

。所以你是对的，你应该给你的老师发电子邮件说你认为你发现了一个错误，除非你在笔记中遗漏了一些东西。

xchg

只存储一个元素，它无法神奇地及时回溯以了解 eax 中的值来自哪里，也无法用一条

xchg

指令交换两个内存位置。

在一条指令中将

1,2

交换为

2,1

的唯一方法是 64 位循环，如

rol qword ptr [arrayD], 32

（仅限 x86-64）。

---

顺便说一句，如果您关心性能，请不要将

xchg

与内存操作数一起使用。它在 386 及更高版本上有一个隐式

lock

前缀，因此它是一个完整的内存屏障，甚至除了等待存储缓冲区耗尽之外，在 Haswell/Skylake 上也需要大约 20 个 CPU 周期（http://agner. org/optimize/ 和 https://uops.info/)。当然，多个指令可以同时运行，但

xchg mem,reg

是 8 个微指令，而单独加载 + 存储总共有 2 个微指令。

xchg

不会停止管道，但内存屏障会造成很大影响（阻止稍后的加载提前启动以及等待较早的加载和存储完全完成）。为了使其原子化，CPU 也要做很多工作。

相关：

• 用8086汇编语言（16位）交换2个寄存器（如何有效地交换寄存器与内存）。仅当您需要原子性，或者您关心代码大小而不是速度时，

  xchg

  才对这种情况有用。或者在 386 之前的 CPU 上，其中

  xchg

  并不意味着

  lock

  。
• num++ 对于“int num”可以是原子的吗？
• 为什么 XCHG reg, reg 是现代 Intel 架构上的 3 微操作指令？（对于

  xchg reg,reg

  ，没有内存屏障）
• 加载和存储是唯一需要重新排序的指令吗？ - 围绕

  mfence

  的指令级并行性与

  lock

  ed 操作