performance - 地址操作数如何影响机器代码的性能和大小？

Question

从32位CPU模式开始，有x86体系结构可用的扩展地址操作数。可以指定基址，位移，索引寄存器和比例因子。

例如，我们要遍历32位整数列表（32位长数据结构的数组中的前两个，以%rdi作为数据索引，以%rbx作为基本指针）。

addl   $8, %rdi                # skip eight values: advance index by 8
movl   (%rbx, %rdi, 4), %eax   # load data: pointer + scaled index
movl   4(%rbx, %rdi, 4), %edx  # load data: pointer + scaled index + displacement

据我所知，这种复杂的寻址方式适合单个机器代码指令。但是，这种操作的成本是多少？与使用独立指针计算的简单寻址相比，它有何作用：

addl  $32, %rbx      # skip eight values: move pointer forward by 32 bytes
movl  (%rbx), %eax   # load data: pointer
addl  $4, %rbx       # point next value: move pointer forward by 4 bytes
movl  (%rbx), %edx   # load data: pointer

在后一个示例中，我介绍了一条额外的指令和一个依赖项。但是整数加法非常快，我获得了更简单的地址操作数，并且不再有乘法运算。另一方面，由于允许的比例因子为2的幂，因此乘法下降为位移，这也是非常快的操作。仍然可以用一个加法代替两个加法和一个移位。

这两种方法之间在性能和代码大小上有什么区别？是否有使用扩展寻址操作数的最佳实践？

或者，从C程序员的角度来看，什么是更快的：数组索引或指针算术？



是否有任何用于大小/性能调整的程序集编辑器？我希望我能看到每个汇编指令的机器代码大小，其执行时间（以时钟周期为单位）或依赖关系图。有数千种装配怪胎可以从这种应用程序中受益，所以我敢打赌，类似的东西已经存在！

Answer 1

地址算术运算速度非常快，如果可能，应始终使用它。

但是这里有一个问题遗漏了。

首先，您不能使用地址算术乘以32-8是最大可能的常数。

代码的第一个版本尚未完成，因为它将需要第二条指令来递增rbx。因此，我们有以下两种变体：

inc  rbx          
mov  eax, [8*rbx+rdi]

与

add  rbx, 8
mov  eax, [rbx]

这样，两个变体的速度将相同。大小相同-也为6个字节。

因此，哪种代码更好，仅取决于程序上下文-如果我们的寄存器已经包含所需数组单元的地址，请使用mov eax [rbx]

如果我们有一个包含单元格索引的寄存器，另一个包含起始地址，则使用第一个变量。这样，算法结束后，我们仍将在rdi中拥有数组的起始地址。