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

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。

其他回答

尽管有各种解释,LEA是一种算术运算:

LEA Rt, [Rs1+a*Rs2+b] =>  Rt = Rs1 + a*Rs2 + b

只是它的名字对于shift+add操作来说非常愚蠢。其原因已经在最高评级的答案中解释过(即,它是为了直接映射高级内存引用而设计的)。

LEA vs MOV(回复原始问题)

LEA不是一个时髦的MOV。当您使用MOV时,它会计算地址并访问内存。LEA只计算地址,实际上不访问内存。这就是区别。

在8086及更高版本中,LEA仅将最多两个源寄存器和一个立即数的和设置为目标寄存器。例如,lea-bp,[bx+si+3]将bx加si加3的和设置到bp寄存器。无法实现此计算以将结果保存到带有MOV的寄存器中。

80386处理器引入了一系列缩放模式,其中索引寄存器值可以乘以有效的缩放因子以获得位移。有效比例因子为1、2、4和8。因此,您可以使用lea-ebp、[ebx+esi*8+3]等指令。

LDS和LES(可选进一步阅读)

与LEA相反,有指令LDS和LES,相反,它们将值从内存加载到一对寄存器:一个段寄存器(DS或ES)和一个通用寄存器。其他寄存器也有版本:分别用于FS、GS和SS段寄存器的LFS、LGS和LSS(80386中介绍)。

因此,这些指令加载“远”指针-一个由16位段选择器和16位(或32位,取决于模式)偏移量组成的指针,因此在16位模式下,远指针的总大小为32位,在32位模式下为48位。

这些是16位模式的方便说明,无论是16位实际模式还是16位保护模式。

在32位模式下,由于操作系统将所有段基设置为零(平面内存模型),所以不需要加载这些指令,因此不需要加载段寄存器。我们只使用32位指针,而不是48位指针。

在64位模式下,不执行这些指令。它们的操作码会导致访问违规中断(异常)。自从Intel实施VEX“矢量扩展”(AVX)以来,Intel采用了LDS和LES的操作码,并开始将它们用于VEX前缀。正如Peter Cordes所指出的,这就是为什么在32位模式下只能访问x/ymm0..7的原因(引用):“VEX前缀经过精心设计,仅与32位模式中LDS和LES的无效编码重叠,其中RÜxÜBÜ均为1。这就是为什么某些位在VEX前缀中被反转的原因”。

8086有一大系列指令,它们接受寄存器操作数和有效地址,执行一些计算以计算该有效地址的偏移部分,并执行一些涉及寄存器和由计算地址引用的存储器的操作。除了跳过实际的内存操作之外,让该家族中的一个指令的行为与上面一样非常简单。因此,说明:

mov ax,[bx+si+5]
lea ax,[bx+si+5]

在内部实现几乎相同。区别在于跳过了一步。这两个指令的作用类似于:

temp = fetched immediate operand (5)
temp += bx
temp += si
address_out = temp  (skipped for LEA)
trigger 16-bit read  (skipped for LEA)
temp = data_in  (skipped for LEA)
ax = temp

至于英特尔为什么认为这条指令值得包括在内,我并不完全确定,但它的实现成本低是一个重要因素。另一个因素是Intel的汇编器允许相对于BP寄存器定义符号。如果fnord被定义为BP相对符号(例如BP+8),可以说:

mov ax,fnord  ; Equivalent to "mov ax,[BP+8]"

如果想使用stosw之类的东西将数据存储到BP的相对地址

mov ax,0 ; Data to store
mov cx,16 ; Number of words
lea di,fnord
rep movs fnord  ; Address is ignored EXCEPT to note that it's an SS-relative word ptr

比:

mov ax,0 ; Data to store
mov cx,16 ; Number of words
mov di,bp
add di,offset fnord (i.e. 8)
rep movs fnord  ; Address is ignored EXCEPT to note that it's an SS-relative word ptr

注意,忘记世界“偏移”将导致位置[BP+8]的内容而不是值8被添加到DI中。哎呀。

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。

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。