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

LEA(Load Effective Address,加载有效地址)指令是获取任何英特尔处理器内存寻址模式产生的地址的一种方法。

也就是说,如果我们有这样的数据移动:

MOV EAX, <MEM-OPERAND>

它将指定存储位置的内容移动到目标寄存器中。

如果我们用LEA替换MOV,那么内存位置的地址将通过<MEM-OPERAND>寻址表达式以完全相同的方式计算。但是,我们将位置本身带入目的地,而不是存储位置的内容。

LEA不是特定的算术指令;这是一种拦截由处理器的任何一种存储器寻址模式产生的有效地址的方法。

例如,我们可以在一个简单的直接地址上使用LEA。完全不涉及算术:

MOV EAX, GLOBALVAR   ; fetch the value of GLOBALVAR into EAX
LEA EAX, GLOBALVAR   ; fetch the address of GLOBALVAR into EAX.

这是有效的;我们可以在Linux提示符下测试它:

$ as
LEA 0, %eax
$ objdump -d a.out

a.out:     file format elf64-x86-64

Disassembly of section .text:

0000000000000000 <.text>:
   0:   8d 04 25 00 00 00 00    lea    0x0,%eax

这里,没有添加缩放值,也没有偏移。零移动到EAX。我们也可以使用带立即数的MOV来实现这一点。

这就是为什么认为LEA中括号是多余的人被严重误解的原因;括号不是LEA语法,而是寻址模式的一部分。

LEA在硬件级别是真实的。生成的指令对实际寻址模式进行编码,并且处理器将其执行到计算地址的点。然后它将该地址移动到目的地,而不是生成内存引用。(由于任何其他指令中寻址模式的地址计算对CPU标志没有影响,LEA对CPU标志也没有影响。)

与从地址0加载值相比:

$ as
movl 0, %eax
$ objdump -d a.out | grep mov
   0:   8b 04 25 00 00 00 00    mov    0x0,%eax

这是一个非常相似的编码,看到了吗?只有LEA的8d已更改为8b。

当然,这种LEA编码比将立即零移动到EAX要长:

$ as
movl $0, %eax
$ objdump -d a.out | grep mov
   0:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax

执法机关没有理由排除这种可能性,尽管只是因为有一个更短的替代方案;它只是以正交的方式与可用的寻址模式相结合。

其他回答

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。

LEA(Load Effective Address,加载有效地址)指令是获取任何英特尔处理器内存寻址模式产生的地址的一种方法。

也就是说,如果我们有这样的数据移动:

MOV EAX, <MEM-OPERAND>

它将指定存储位置的内容移动到目标寄存器中。

如果我们用LEA替换MOV,那么内存位置的地址将通过<MEM-OPERAND>寻址表达式以完全相同的方式计算。但是,我们将位置本身带入目的地,而不是存储位置的内容。

LEA不是特定的算术指令;这是一种拦截由处理器的任何一种存储器寻址模式产生的有效地址的方法。

例如,我们可以在一个简单的直接地址上使用LEA。完全不涉及算术:

MOV EAX, GLOBALVAR   ; fetch the value of GLOBALVAR into EAX
LEA EAX, GLOBALVAR   ; fetch the address of GLOBALVAR into EAX.

这是有效的;我们可以在Linux提示符下测试它:

$ as
LEA 0, %eax
$ objdump -d a.out

a.out:     file format elf64-x86-64

Disassembly of section .text:

0000000000000000 <.text>:
   0:   8d 04 25 00 00 00 00    lea    0x0,%eax

这里,没有添加缩放值,也没有偏移。零移动到EAX。我们也可以使用带立即数的MOV来实现这一点。

这就是为什么认为LEA中括号是多余的人被严重误解的原因;括号不是LEA语法,而是寻址模式的一部分。

LEA在硬件级别是真实的。生成的指令对实际寻址模式进行编码,并且处理器将其执行到计算地址的点。然后它将该地址移动到目的地,而不是生成内存引用。(由于任何其他指令中寻址模式的地址计算对CPU标志没有影响,LEA对CPU标志也没有影响。)

与从地址0加载值相比:

$ as
movl 0, %eax
$ objdump -d a.out | grep mov
   0:   8b 04 25 00 00 00 00    mov    0x0,%eax

这是一个非常相似的编码,看到了吗?只有LEA的8d已更改为8b。

当然,这种LEA编码比将立即零移动到EAX要长:

$ as
movl $0, %eax
$ objdump -d a.out | grep mov
   0:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax

执法机关没有理由排除这种可能性,尽管只是因为有一个更短的替代方案;它只是以正交的方式与可用的寻址模式相结合。

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。

LEA指令可用于避免CPU对有效地址进行耗时的计算。如果地址被重复使用,则将其存储在寄存器中而不是每次使用时计算有效地址更有效。

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