如何在x86中僅使用2個連續的leal指令將寄存器乘以37？

Question

假設％edi包含x並且我想僅使用2個連續的leal指令結束37 * x，我將如何進行此操作？

例如，你可以做到45倍

leal (%edi, %edi, 8), %edi   
leal (%edi, %edi, 4), %eax (to be returned)

我不能為我的生活找出代替8和4的數字，以便結果（％eax）將是37x

Answer 1

在-O3 ，gcc將發出（Godbolt編譯器瀏覽器） ：

int mul37(int a)  { return a*37; }

    leal    (%rdi,%rdi,8), %eax      # eax = a * 9
    leal    (%rdi,%rax,4), %eax      # eax = a + 4*(a*9)
    ret

那是使用37 = 9*4 + 1 ， 而不是用第一個lea破壞原來a值，所以它可以在第二個中使用它們。

盡管如此，你最好不要發現這個：最近的clang（3.8和更新）通常會使用2個lea指令而不是imul （例如*15 ），但它錯過了這個並使用：

    imull   $37, %edi, %eax
    ret

它使用與gcc使用的相同模式執行*21 ，為5*4 + 1 。 （clang3.6及更早版本總是使用imul除非有單指令替代shl或lea ）

ICC和MSVC也使用imul，但他們似乎不喜歡使用2個lea指令，因此imul是“故意”的。

有關gcc7.2與clang5.0的各種乘數，請參閱godbolt鏈接。 有趣的是嘗試使用gcc -m32 -mtune=pentium甚至是pentium3來查看gcc當時要使用多少指令。 雖然P2 / P3對於imul r, r, i有4個周期的延遲，所以這有點瘋狂。 Pentium有9個周期imul ，沒有OOO來隱藏延遲，因此努力避免它是有意義的。

mtune=silvermont應該只願意用一條指令替換32位imul ，因為它有3個周期的延遲/ 1c吞吐量倍增，但解碼通常是瓶頸（根據Agner Fog， http： //agner.org / optimize / ）。 你甚至可以考慮imul $64, %edi, %eax （或其他2的冪）而不是mov / shl ，因為imul-immediate是一個復制和乘法。

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具有諷刺意味的是， gcc錯過了* 45案例，並使用了imul ，而clang使用了2個lea s。 猜猜是時候提交一些遺漏優化錯誤報告了。 如果 2個LEA優於1 IMUL，則應盡可能使用它們。

較老的鏗鏘聲（3.7及以上）使用imul除非單個lea能夠做到這一點。 我沒有查看更改日志，看看他們是否做了基准來決定支持延遲而不是吞吐量。

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