在Delphi汇编程序中，如何用`. align '协调短条件跳转和分支目标对齐？

Question

如何在Delphi汇编程序中协调短条件跳转与分支目标对齐？

我使用Delphi版本10.2 Tokyo，用于32位和64位汇编，完全使用汇编编写一些函数。

如果我不使用.align，编译器会正确编码短条件跳转指令（2字节指令，由1字节操作码074h和1字节相对偏移量组成 - 高达07Fh）。但是，如果我放一个.align，甚至小到.align 4 - 所有条件跳转指令都位于.align之前，目标位于.align之后 - 在这种情况下，所有这些指令都变成了6字节指令，而不是它们应该的2字节。只有位于 .align 之后的指令仍保持正确编码为 2 字节短。

Delphi汇编程序不接受'短'前缀。

如何在Delphi汇编器中将短条件跳转与分支目标对齐进行协调？

这是一个示例过程-请注意，中间有一个。对齐。

    procedure Test; assembler;
    label
      label1, label2, label3;
    asm
      mov     al, 1
      cmp     al, 2
      je      label1
      je      label2
      je      label3
    label1:
      mov     al, 3
      cmp     al, 4
      je      label1
      je      label2
      je      label3
      mov     al, 5
      .align 4
    label2:
      cmp     al, 6
      je      label1
      je      label2
      je      label3
      mov     al, 7
      cmp     al, 8
      je      label1
      je      label2
      je      label3
    label3:
    end;

以下是它的编码方式：＜code＞align＜/code＞之前的条件跳转，指向label2和label3（在＜code＞aling＜/code＞）被编码为6字节指令（这是64位CPU目标）：

0041C354 B001          mov al,$01      //   mov     al, 1
0041C356 3C02          cmp al,$02      //   cmp     al, 2
0041C358 740C          jz $0041c366    //   je      label1
0041C35A 0F841C000000  jz $0041c37c    //   je      label2
0041C360 0F8426000000  jz $0041c38c    //   je      label3
0041C366 B003          mov al,$03 //label1: mov al, 3
0041C368 3C04          cmp al,$04      //   cmp     al, 4
0041C36A 74FA          jz $0041c366    //   je      label1
0041C36C 0F840A000000  jz $0041c37c    //   je      label2
0041C372 0F8414000000  jz $0041c38c    //   je      label3
0041C378 B005          mov al,$05      //   mov     al, 5
0041C37A 8BC0          mov eax,eax     //  <-- a 2-byte dummy instruction, inserted by ".align 4" (almost a 2-byte NOP)
0041C37C 3C06          cmp al,$06 //label2: cmp al, 6
0041C37E 74E6          jz $0041c366    //   je      label1
0041C380 74FA          jz $0041c37c    //   je      label2
0041C382 7408          jz $0041c38c    //   je      label3
0041C384 B007          mov al,$07      //   mov     al, 7
0041C386 3C08          cmp al,$08      //   cmp     al, 8
0041C388 74DC          jz $0041c366    //   je      label1
0041C38A 74F0          jz $0041c37c    //   je      label2
0041C38C C3            ret        // label3:

但是如果我删除＜code＞。align-所有指令的大小都正确-只有2个字节，与以前一样：

0041C354 B001          mov al,$01      //   mov     al, 1
0041C356 3C02          cmp al,$02      //   cmp     al, 2
0041C358 7404          jz $0041c35e    //   je      label1
0041C35A 740E          jz $0041c36a    //   je      label2
0041C35C 741C          jz $0041c37a    //   je      label3
0041C35E B003          mov al,$03 //label1: mov     al, 3
0041C360 3C04          cmp al,$04      //   cmp     al, 4
0041C362 74FA          jz $0041c35e    //   je      label1
0041C364 7404          jz $0041c36a    //   je      label2
0041C366 7412          jz $0041c37a    //   je      label3
0041C368 B005          mov al,$05      //   mov     al, 5
0041C36A 3C06          cmp al,$06 //.align 4 label2:cmp al, 6
0041C36C 74F0          jz $0041c35e    //   je      label1
0041C36E 74FA          jz $0041c36a    //   je      label2
0041C370 7408          jz $0041c37a    //   je      label3
0041C372 B007          mov al,$07      //   mov     al, 7
0041C374 3C08          cmp al,$08      //   cmp     al, 8
0041C376 74E6          jz $0041c35e    //   je      label1
0041C378 74F0          jz $0041c36a    //   je      label2
0041C37A C3            ret             //   je      label3
                                //  label3: 

返回到条件跳转指令:如何使用< code >将短条件跳转与分支目标对齐进行协调。Delphi汇编程序中的align？

我承认在SkyLake和更高版本的处理器上调整分支目标的好处很小，我知道我可以避免使用< code >。align -它还会保存代码大小。但是我想知道如何用Delphi汇编程序生成带有< code>align的短跳转。这个问题不仅在64位目标中存在，在32位目标中也存在。

Answer 1

除非您的汇编器可以选择进行更好的分支位移优化（这可能需要重复通过），否则您可能会倒霉。（当然，您可以自己手动完成所有对齐，但每次更改任何内容时都必须重新完成。）

或者，您可以使用其他汇编程序进行组装。但正如我所预料的那样，这是非常不可取的，因为你无法访问Delphi特定的东西，比如在asm之外声明的东西的对象布局。（感谢@Rudy的评论。

您可以在Delphi汇编器中编写一些函数，并在那里尽可能多地执行Delphi特定的内容。在另一个汇编器中编写关键循环部分，hexump将其机器代码输出转储到您放在Delphi程序集中间的db伪指令中。

如果每个函数的开始至少与函数中的任何内容一样对齐，这可以正常工作，但是您可能最终会浪费指令或将常量放入寄存器中以供NASM部分使用，这可能比只有更长的分支更糟糕。

只有位于。对齐后的指令保持正确编码为2字节短

这不太准确。第一个 je label1 看起来不错，它位于 .align 之前。

它看起来就像任何穿过尚未评估的< code >的分支。align指令为< code>rel32留出了空间，汇编程序再也不会回来修复它。其他情况似乎都没问题:在< code >上向后分支。对齐，并转发不与< code >交叉的分支。对齐。

分支置换优化不是一个简单的问题，尤其是当有< code >时。align指令。然而，这似乎是一个真正的次优实现。

相关：为什么分支位移的“小起点”算法不是最优的？有关汇编器用于分支位移优化的算法的更多信息。即使是优秀的汇编程序也可能不会做出最佳选择，尤其是当存在＜code＞时。对齐指令。