assembly - 计算所需的最小寻址模式数量是多少？

Question

在 x86 汇编器中，假设您有

• 立即寻址模式分配号码
• 寄存器的寄存器寻址模式
• 内存地址的直接寻址模式，

为什么需要索引和基指针寻址模式？据我所知，每个都可以用循环替换。

此外，间接模式似乎也不太有用，因为您可以简单地使用直接模式来引用内存地址。首先访问包含指向内存地址的指针的寄存器的目的是什么？

简而言之，哪些寻址模式是真正必要的？

Answer 1

虽然理论上“寻址模式”可以用来指代操作数类型，但由于它不涉及地址，所以有点令人困惑。 Intel 手册使用“寻址模式”来指代内存寻址，我将使用这个定义。

在汇编中，操作数可以是:

• 立即值
• 一个寄存器
• 内存中的一个值(这里的操作数是地址)

在x86架构中，“寻址模式”仅针对最后一类操作数:内存操作数(地址)，指的是可用于计算地址的方法。寻址模式可以概括为一个可配置的寻址模式:

address = REG_base + REG_index*n + offset

REG_base、REG_index、n 和 offset 都是可配置的，并且都可以省略(但是您显然，至少需要一个)。

address = offset 称为立即寻址、直接寻址或绝对寻址。
address = REG_base称为寄存器间接寻址。
address = REG_base + REG_index 称为基址加索引寻址。
同样，您可以添加偏移量 (offset) 和比例 (n)。

严格来说，您只需要一种模式即可完成所有操作:寄存器间接寻址(address = REG)。这样，如果您需要访问内存，您可以在寄存器中计算出您想要的任何地址，并使用它来进行访问。它还可以通过使用内存来替换直接寄存器操作数，以及通过算术构造值来替换立即操作数。然而，对于实际的指令集，您仍然需要立即数操作数来有效地加载地址，并且如果您不需要仅指针寄存器，则需要寄存器操作数。

除了寄存器间接寻址之外的所有其他寻址模式都是为了方便起见，它们确实非常方便:

• 如果您只需访问内存中的固定变量，立即寻址可以为您节省一个寄存器。
• 基址+偏移量对于访问对象成员非常有用:您可以将基地址保存在寄存器中并使用固定偏移量访问各个成员。无需中间计算或注册来保存成员(member)地址。
• 同样，索引寻址用于访问数组:您只需更改索引寄存器即可访问数组中的任何值。
• 通过比例，您可以访问多字节变量(例如:int)数组，无需额外的寄存器或计算。
• 所有内容的组合可用于访问对象中的数组成员，同时仍保留基指针以供潜在访问对象中的其他成员。

这些寻址模式不需要 CPU 进行太多计算:只需加法和移位。考虑到 x86 每个周期都可以执行乘法，这些操作虽然微不足道，但仍然非常方便。