如何在汇编程序中实现相对 JMP (x86)？

Question

在为 x86 平台构建汇编程序时，我遇到了一些编码 JMP 指令的问题：

OPCODE   INSTRUCTION   SIZE
 EB cb     JMP rel8     2
 E9 cw     JMP rel16    4 (because of 0x66 16-bit prefix)
 E9 cd     JMP rel32    5
 ...

（来自我最喜欢的 x86 指令网站，http://siyobik.info/index.php?module=x86&id=147）

都是相对跳转，其中每个编码（操作+操作数）的大小在第三列。

现在我最初的（因此是错误的）设计为每条指令保留了最大（5 个字节）空间。操作数尚不为人所知，因为它是到一个未知位置的跳转。所以我实现了一个“重写”机制，如果跳转的位置已知，它会在内存中的正确位置重写操作数，并用NOPs 填充其余部分。这在紧密循环中是一个有点严重的问题。

现在我的问题是以下情况：

b: XXX
c: JMP a
e: XXX
   ...
   XXX
d: JMP b
a: XXX      (where XXX is any instruction, depending
             on the to-be assembled program)

问题是我想要JMP 指令的最小编码（并且没有NOP 填充）。

我必须知道c 处指令的大小，然后才能计算d 处操作数的a 和b 之间的相对距离。 JMPc 也是如此：在计算e 和a 之间的相对距离之前，它需要知道d 的大小。

现有的汇编程序如何解决这个问题，或者您将如何解决？

这就是我想解决问题的方法：

首先将所有指令编码为JMP与其目标之间的操作码，如果此区域包含可变大小的操作码，则使用最大大小，例如5 为 JMP。然后通过选择可能的最小编码大小（3、4 或 5）并计算距离，将相对 JMP 编码到它的目标。如果对任何可变大小的操作码进行编码，则更改之前的所有绝对操作数，以及跳过此编码指令的所有相对指令：当它们的操作数更改以选择可能的最小大小时，它们将被重新编码。此方法保证会结束，因为可变大小的操作码只能缩小（因为它使用它们的最大大小）。

我想知道，也许这是一个过度设计的解决方案，这就是我问这个问题的原因。

Answer 1

在第一遍中，您将非常近似地使用对所有跳转指令使用悲观字节计数的jmp 代码。

在第二遍中，您可以使用选择的悲观操作码填充跳转。然后可以重写很少的跳转以使用更少的一两个字节，只有那些最初非常接近 8/16 位或 16/32 字节跳转阈值的跳转。由于候选对象都是多字节的跳转，因此它们不太可能处于关键循环情况，因此您可能会发现与两遍解决方案相比，进一步的遍历几乎没有好处。

Answer 2

这是我使用的一种方法，它可能看起来效率低下，但事实证明不适用于大多数实际代码（伪代码）：

IP := 0;
do
{
  done = true;
  while (IP < length)
  {
    if Instr[IP] is jump
      if backwards
      { Target known
          Encode short/long as needed }
      else
      {  Target unknown
          if (!marked as needing long encoding) // see below
            Encode short
          Record location for fixup }
    IP++;
  }
  foreach Fixup do
    if Jump > short
      Mark Jump location as requiring long encoding
      PC := FixupLocation; // restart at instruction that needs size change
      done = false; 
      break; // out of foreach fixup
    else
      encode jump
} while (!done);