AMD64 – nopw汇编指令?

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 : 4004d0: eb fe jmp 4004d0  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上有一些关于“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,除非我试图让操作码列表停留几个小时。


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(); } 

当使用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,事实上,它实际上在main()循环而不调用recurse()函数。


编者注:带NOP的填充函数并不特定于无限循环。 在Godbolt编译器资源管理器中 ,这是一组具有一系列NOP长度的函数。

0x66字节是“操作数大小覆盖”前缀。 拥有多个这些相当于拥有一个。

0x2e在64位模式下是一个’空前缀’(否则它是CS:段覆盖 – 这就是它出现在汇编助记符中的原因)。

0x0f 0x1f是NOP的2字节操作码,采用ModRM字节

0x84是ModRM字节 ,在这种情况下编码使用5个字节的寻址模式。

一些CPU很难解码具有许多前缀的指令(例如,多于三个),因此指定SIB + disp32的ModRM字节是比使用五个以上前缀字节多出5个字节的更好方法。

Agner Fog的microarch pdf中的AMD K8解码器 :

每个指令解码器可以在每个时钟周期处理三个前缀。 这意味着可以在相同的时钟周期中解码具有三个前缀的三个指令。 具有4 – 6个前缀的指令需要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,因为编译器发出了一个.p2align 4指令,因此汇编.p2align 4 NOP填充。 gcc的x86默认值是
-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。

链接到( http://john.freml.in/amd64-nopl )的问题的博客文章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:

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)。

汇编程序(不是编译器)将代码填充到下一个对齐边界,并找到适合的最长NOP指令。 这就是你所看到的。

我猜这只是分支延迟指令。

我相信nopw是垃圾 – 我从来没有读过你的程序,因此没有必要增加它。