assembly - LEA 或 ADD 指令？

Question

当我手写汇编时，我一般会选择表格

lea eax, [eax+4]

在表格上..

add eax, 4

我听说 lea 是一条“0 时钟”指令(如 NOP)，而“add”则不是。然而，当我查看编译器生成的程序集时，我经常看到使用后一种形式而不是第一种形式。我足够聪明，可以信任编译器，所以任何人都可以阐明哪一个更好吗？哪一个更快？为什么编译器选择后一种形式而不是前一种形式？

Answer 1

x86 CPU 上的 LEA 和 ADD 之间的一个显着区别是实际执行指令的执行单元。现代 x86 CPU 是超标量的，并且具有多个并行运行的执行单元，管道为它们提供有点像循环(条停顿)。事实是，LEA 由处理寻址的(一个或多个)单元处理(这发生在管道的早期阶段)，而 ADD 则转到ALU(算术/逻辑单元)，处于管道后期。这意味着超标量 x86 CPU 可以同时执行 LEA 和算术/逻辑指令。

事实上，LEA 经过地址生成逻辑而不是算术单元，这也是它过去被称为“零时钟”的原因；执行不需要时间，因为在执行时地址生成已经发生。

它不是免费的，因为地址生成是执行管道中的一个步骤，但它没有执行开销。并且它不占用 ALU 管道中的槽。

编辑:澄清一下，LEA 不是免费的。即使在不通过算术单元实现它的 CPU 上，由于指令解码/分派(dispatch)/退出和/或所有指令都要经过的其他流水线阶段，执行也需要时间。对于通过地址生成实现 LEA 的 CPU，执行 LEA 所需的时间仅发生在管道的不同阶段。