对我来说,这就像一部时髦的电影。它的用途是什么?我应该什么时候使用它?


当前回答

似乎很多答案都已经完成了,我想再添加一个示例代码,说明当lea和move指令具有相同的表达式格式时,它们的工作方式是如何不同的。

长话短说,lea指令和mov指令都可以用括号括住指令的src操作数。当它们用()括起来时,()中的表达式的计算方法相同;但是,两条指令将以不同的方式解释src操作数中的计算值。

无论表达式与lea还是mov一起使用,src值的计算如下。

D(Rb,Ri,S)=>(Reg[Rb]+S*Reg[Ri]+D)

但是,当它与mov指令一起使用时,它会尝试访问由上述表达式生成的地址所指向的值,并将其存储到目标。

与此相反,当lea指令使用上述表达式执行时,它会将生成的值原样加载到目标。

下面的代码使用相同的参数执行lea指令和mov指令。然而,为了捕捉差异,我添加了一个用户级信号处理程序,以捕捉由于mov指令访问错误地址而导致的分段错误。

示例代码

#define _GNU_SOURCE 1 /* To pick up REG_RIP */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <signal.h>

uint32_t
register_handler(uint32_t event, void (*handler)(int, siginfo_t *, void *))
{
    uint32_t ret = 0;
    struct sigaction act;

    memset(&act, 0, sizeof(act));
    act.sa_sigaction = handler;
    act.sa_flags = SA_SIGINFO;
    ret = sigaction(event, &act, NULL);
    return ret;
}

void segfault_handler(int signum, siginfo_t *info, void *priv)
{
    ucontext_t *context = (ucontext_t *)(priv);
    uint64_t rip = (uint64_t)(context->uc_mcontext.gregs[REG_RIP]);
    uint64_t faulty_addr = (uint64_t)(info->si_addr);

    printf("inst at 0x%lx tries to access memory at %ld, but failed\n",
           rip, faulty_addr);
    exit(1);
}

int main(void)
{
    int result_of_lea = 0;

    register_handler(SIGSEGV, segfault_handler);

    // initialize registers %eax = 1, %ebx = 2

    // the compiler will emit something like
    // mov $1, %eax
    // mov $2, %ebx
    // because of the input operands
    asm("lea 4(%%rbx, %%rax, 8), %%edx \t\n"
        : "=d"(result_of_lea) // output in EDX
        : "a"(1), "b"(2)      // inputs in EAX and EBX
        :                     // no clobbers
    );

    // lea 4(rbx, rax, 8),%edx == lea (rbx + 8*rax + 4),%edx == lea(14),%edx
    printf("Result of lea instruction: %d\n", result_of_lea);

    asm volatile("mov 4(%%rbx, %%rax, 8), %%edx"
                 :
                 : "a"(1), "b"(2)
                 : "edx" // if it didn't segfault, it would write EDX
    );
}

执行结果

Result of lea instruction: 14
inst at 0x4007b5 tries to access memory at 14, but failed

其他回答

来自Abrash的“装配禅”:

LEA,唯一执行内存寻址计算但实际上不寻址内存的指令。LEA接受标准内存寻址操作数,但只会将计算出的内存偏移量存储在指定寄存器中,该寄存器可以是任何通用寄存器。这给了我们什么?ADD没有提供的两件事:使用两个或三个操作数执行加法的能力,以及将结果存储在任何寄存器中的能力;而不仅仅是源操作数之一。

执法机关不改变旗帜。

示例

LEA EAX,[EAX+EBX+1234567]计算EAX+EBX+134567(即三个操作数)LEA EAX,[EBX+ECX]计算EBX+ECX,而不使用结果覆盖两者。乘以常数(乘以2、3、5或9),如果你像LEA EAX那样使用,[EBX+N*EBX](N可以是1,2,4,8)。

其他用例在循环中很方便:LEA EAX、[EAX+1]和INC EAX之间的区别在于后者更改EFLAGS,但前者不更改;这保持了CMP状态。

这里有一个例子。

// compute parity of permutation from lexicographic index
int parity (int p)
{
  assert (p >= 0);
  int r = p, k = 1, d = 2;
  while (p >= k) {
    p /= d;
    d += (k << 2) + 6; // only one lea instruction
    k += 2;
    r ^= p;
  }
  return r & 1;
}

使用-O(optimize)作为编译器选项,gcc将找到指定代码行的lea指令。

lea是“加载有效地址”的缩写。它将源操作数的位置引用地址加载到目标操作数。例如,您可以使用它:

lea ebx, [ebx+eax*8]

用一条指令进一步移动ebx指针eax项(在64位/元素数组中)。基本上,您可以从x86体系结构支持的复杂寻址模式中受益,从而有效地操作指针。

正如前面提到的现有答案,LEA具有执行内存寻址运算而不访问内存的优点,将运算结果保存到不同的寄存器,而不是简单形式的加法指令。真正的潜在性能优势是现代处理器有一个单独的LEA ALU单元和端口,用于有效的地址生成(包括LEA和其他内存参考地址),这意味着LEA中的算术运算和ALU中的其他正常算术运算可以在一个核中并行完成。

查看Haswell架构的这篇文章,了解LEA单元的一些详细信息:http://www.realworldtech.com/haswell-cpu/4/

其他答案中未提及的另一个重要点是LEA REG,[MemoryAddress]指令是PIC(位置无关代码),它将此指令中的PC相对地址编码为参考MemoryAddress。这不同于MOV REG,MemoryAddress编码相对虚拟地址,需要在现代操作系统中重新定位/修补(如ASLR是常见功能)。因此,LEA可用于将非PIC转换为PIC。

如果有人已经提到了,请原谅我,但如果有人想知道x86糟糕的旧时代,内存分割仍然是相关的:您将始终从以下两条指令中得到相同的结果:

LEA AX, DS:[0x1234]

and

LEA AX, CS:[0x1234]

“有效地址”只是seg:off逻辑地址的偏移部分。在本例中,0x1234。

LEA不添加段基础。这将击败最初的一个用例,即进行地址计算以获得指针(偏移量),实际上可以取消引用。例如lea bx,[array+si]。如果添加了DS基以给出线性地址,则稍后的mov ax,[bx]将再次添加DS基。此外,20位结果通常不适合16位寄存器。

看见https://www.stevemorse.org/8086/index.html8086的建筑师写了一本关于指令集的书,现在在他的网站上免费。关于LEA的部分提到了他的一些设计意图。