【老刘谈算法004】拿目标地址传送指令进行快速运算的骚操作-字符串转双字函数分析(1)

老刘

快速运算与x86内存定位公式

在编写x86汇编时，你是否有这样的苦恼？

• 做简单的乘法运算，都需要写很多行，还要将寄存器中的数据导来导去。
• 将寄存器放到其它寄存器中并加减一个数，都要写mov，add两条指令。

其实，借助x86灵活的内存定位方式，以及一个被“屈才”了的汇编指令，这些操作可以在一条汇编指令中实现。

地址定位公式

在8086汇编中，汇编指令支持简单的“地址定位公式”：

1. [bx]
2. [bx+立即数]
3. [si/di+bx+立即数]
4. ...

在x86中，地址定位支持了简单的乘法，寄存器的限制也变得宽松：

1. [立即数]
2. [寄存器] (可以是8个（32位）通用寄存器中的任意一个)
3. [寄存器+立即数]
4. [寄存器1*{2,4,6,8}+寄存器2]
5. [寄存器1*{2,4,6,8}+寄存器2+立即数]

x86的灵活度大大提升，便利了内存的存取，也给了我们可乘之机。

LEA指令

说来有趣，绝大部分文档对LEA指令作用的说明中，只是将其称作有效地址传送指令，而笔者认为更贴切的说明应是“简单加乘运算指令”。
虽然在指令的实际执行中，LEA大部分情况还是被用来获得局部变量、数组元素等的地址，但cpu并不会检测所得“地址”是否可用，所以即使得到的是无效地址，指令也可以正常执行。
LEA指令在CPU内部执行的操作，便是把地址定位公式计算出来，放到目标寄存器中，由于无效地址也不影响执行，LEA便可以计算满足地址定位公式的表达式。

让我们解决刚开始提出的问题：
A.将一个寄存器(如ecx)的值放到其它寄存器(如edx)中并加一个数。
正常实现：

Mov Edx,Ecx
Add Ecx,idata

LEA实现：

Lea Ecx,[Edx+idata]

B:进行简单的加乘运算。
1)eax*=3
正常实现：

Push Eax
Add Eax,Eax
Add Eax,[Esp]
Add Esp,4

Lea实现：

Lea Eax,[Eax*2+Eax]

2)edx+=eax*8
正常实现：

Push Eax
Push Edx
Mov Edx,8
Mul Edx
Pop Edx
Add Edx,Eax
Pop Eax

Lea实现：

Lea Edx,[Eax*8+Edx]

可见，进行简单加乘运算时，用Lea更明了，简洁，效率也高些。

局限性

• LEA指令不会按照结果改变标志位，想要根据结果进行条件跳转还需要另加判断。
• 64位结果中的高32位会被丢弃。
• 乘法为无符号数乘法。

其它

笔者才疏学浅，若有错误疏漏，希望各路大神不吝赐教。
实例代码（出自MASM32Lib）：

; #########################################################################

  ; ---------------------------------------------------------------
  ;      本程序最初由 Tim Roberts 编写
  ;
  ;         Alexander Yackubtchik 优化了部分代码
  ; ---------------------------------------------------------------

    .486
    .model flat, stdcall  ; 32 bit memory model
    option casemap :none  ; case sensitive
    .code

; #########################################################################

atodw proc String:DWORD

  ; ----------------------------------------
  ; 十进制转dword
  ; eax储存返回值
  ; ----------------------------------------

    push esi
    push edi

    xor eax, eax
    mov esi, [String]
    xor ecx, ecx
    xor edx, edx
    mov al, [esi]
    inc esi
    cmp al, 2D        ;检测负号
    jne proceed        ;不是负号就跳转
    mov al, byte ptr [esi]
    not edx        ;FFFFFFFF
    inc esi
    jmp proceed

  @@: 
    sub al, 30h        ;ascii->byte
    lea ecx, dword ptr [ecx+4*ecx]        ;ecx*=5
        lea ecx, dword ptr [eax+2*ecx]        ;ecx=ecx*2+eax
    mov al, byte ptr [esi]
    inc esi

  proceed:
    or al, al
    jne @B        ;非0（没处理完）上跳
    lea eax, dword ptr [edx+ecx]
    xor eax, edx

    pop edi
    pop esi

    ret

atodw endp

; #########################################################################

end

迷雾

感谢，非常有用

嘟嘟侠

还有部分没弄明白

吾爱支持

感谢老刘分享……一直没勇气学汇编……
没心心了，送上鲜花和敬意！！！

老刘

嘟嘟侠 发表于 2019-3-4 13:49
还有部分没弄明白

具体哪部分呢？