为什么汇编指令在“lea”指令中包含乘法？

Question

我正在处理性能至关重要的应用程序的非常低级别的部分。

在调查生成的程序集时，我注意到以下指令：

lea eax,[edx*8+8]

我习惯在使用内存引用时看到添加内容（例如[edx + 4]），但这是我第一次看到乘法。

• 这是否意味着x86处理器可以在lea指令中执行简单的乘法运算？
• 这种乘法是否会对执行指令所需的周期数产生影响？
• 乘法是否限制为2的幂（我会假设是这种情况）？

提前致谢。

Answer 1

扩展我的评论并回答问题的其余部分......

是的，它仅限于2的权力。 （具体为2,4和8）因此不需要乘数，因为它只是一个班次。其重点是从索引变量和指针快速生成地址 - 其中数据类型是简单的2字节，4字节或8字节字。 （虽然它也经常被滥用于其他用途。）

至于所需的周期数：根据Agner Fog's tables，lea指令在某些机器上是常量，在其他机器上是变量。

在桑迪桥上，如果它是“复杂或撕裂相对”则会有2个周期的惩罚。但它并没有说“复杂”是什么意思......所以除非你做基准测试，否则我们只能猜测。

Answer 2

实际上，这不是lea指令特有的内容。

这种类型的寻址称为Scaled Addressing Mode。乘法是通过位移实现的，这是微不足道的：

例如，您可以使用mov执行“缩放寻址”（请注意，这不是相同的操作，唯一的相似之处是ebx*4表示地址乘法）：< / p>

 mov edx, [esi+4*ebx]

（来源：http://www.cs.virginia.edu/~evans/cs216/guides/x86.html#memory）

有关更完整的商家信息，请参阅this Intel document。表2-3显示允许缩放2,4或8。没别了。

延迟（就循环次数而言）：我认为这根本不会受到影响。转换是一个连接问题，在三个可能的转换之间进行选择是1个多路复用器值得延迟的问题。

Answer 3

扩展您的上一个问题：

  

乘法是否限制为2的幂（我会假设是这种情况）？

请注意，您得到base + scale * index的结果，因此虽然scale必须是1,2,4或8（x86整数数据类型的大小），但您可以得到等效的乘法通过使用与base和index相同的寄存器，通过一些不同的常量，例如：

lea eax, [eax*4 + eax]   ; multiply by 5

编译器使用它来降低强度，例如：对于乘以100，取决于编译器选项（目标CPU模型，优化选项），您可能会得到：

lea    (%edx,%edx,4),%eax   ; eax = orig_edx * 5
lea    (%eax,%eax,4),%eax   ; eax = eax * 5 = orig_edx * 25
shl    $0x2,%eax            ; eax = eax * 4 = orig_edx * 100