Question

在这个编译器输出中，我试图理解nopw指令的机器码编码是如何工作的：

00000000004004d0 <main>:
  4004d0:       eb fe                   jmp    4004d0 <main>
  4004d2:       66 66 66 66 66 2e 0f    nopw   %cs:0x0(%rax,%rax,1)
  4004d9:       1f 84 00 00 00 00 00

在http://john.freml.in/amd64-nopl有一些关于“nopw”的讨论。任何人都可以解释4004d2-4004e0的含义吗？从查看操作码列表看，66 ..代码似乎是多字节扩展。我觉得我可能会得到一个比这更好的答案，除非我试着把操作码列表弄几个小时。

asm输出来自C中的以下（疯狂）代码，它优化为简单的无限循环：

long i = 0;

main() {
    recurse();
}

recurse() {
    i++;
    recurse();
}

使用gcc -O2编译时，编译器会识别无限递归并将其转换为无限循环;它实际上做得很好，实际上它实际上在main()中循环而没有调用recurse()函数。

编者注：带NOP的填充函数并不特定于无限循环。这是一组具有一系列NOP长度的函数，on the Godbolt compiler explorer.

Answer 1

0x66字节是“操作数大小覆盖”前缀。拥有一个以上就相当于拥有一个。

0x2e在64位模式下是一个'空前缀'（否则它是CS：段覆盖 - 这就是它出现在程序集助记符中的原因）。

0x0f 0x1f是NOP的2字节操作码，采用ModRM字节

0x84是ModRM byte，在这种情况下编码使用5个字节的寻址模式。

某些CPU很难解码具有许多前缀的指令（例如，多于3个），因此指定SIB + disp32的ModRM字节是比使用5个以上前缀字节多出5个字节的更好方法。

AMD K8 decoders in Agner Fog's microarch pdf：

每个指令解码器每个时钟可以处理三个前缀   周期。这意味着三个指令每个都有三个前缀   在相同的时钟周期内解码。带有4 - 6个前缀的指令   需要一个额外的时钟周期来解码。

本质上，这些字节是一条长NOP指令，无论如何都永远不会被执行。它在那里确保下一个函数在16字节边界上对齐，因为编译器发出了.p2align 4指令，因此汇编器用NOP填充。 gcc's default for x86 is
-falign-functions=16。对于将要执行的NOP，长NOP的最佳选择取决于微体系结构。对于在许多前缀上窒息的微体系结构，如Intel Silvermont或AMD K8，两个带有3个前缀的NOP可能会更快地解码。

博客文章链接到（http://john.freml.in/amd64-nopl）的问题解释了为什么编译器使用复杂的单个NOP指令而不是一堆单字节0x90 NOP指令。

您可以在AMD的技术参考文档中找到有关指令编码的详细信息：

http://developer.amd.com/documentation/guides/pages/default.aspx#manuals

主要在“AMD64架构程序员手册第3卷：通用和系统指令”中。我确信英特尔对x64架构的技术参考将具有相同的信息（甚至可能更容易理解）。

Answer 2

汇编程序（不是编译器）使用可以找到的最长NOP指令将代码填充到下一个对齐边界。这就是你所看到的。

Answer 3

我猜这只是分支延迟指令。

Answer 4

我相信现在是垃圾 - 它永远不会在您的程序中读取，因此无需增加它。

AMD64 - nopw汇编指令？

4 个答案: