XOR AL,AL + MOVZX EAX, AL 比 XOR EAX,EAX 有什么优势吗？答案

【问题标题】：Any advantage of XOR AL,AL + MOVZX EAX, AL over XOR EAX,EAX?XOR AL,AL + MOVZX EAX, AL 比 XOR EAX,EAX 有什么优势吗？
【发布时间】：2017-11-08 21:06:21
【问题描述】：

我有一些在 Release 版本中编译的未知 C++ 代码，因此已对其进行了优化。我正在努力解决的问题是：

xor     al, al
add     esp, 8
cmp     byte ptr [ebp+userinput], 31h
movzx   eax, al

这是我的理解：

xor     al, al    ; set eax to 0x??????00 (clear last byte)
add     esp, 8    ; for some unclear reason, set the stack pointer higher
cmp     byte ptr [ebp+userinput], 31h ; set zero flag if user input was "1"
movzx   eax, al   ; set eax to AL and extend with zeros, so eax = 0x000000??

我不关心第 2 行和第 3 行。出于流水线的原因，它们可能按此顺序排列，恕我直言，与 EAX 无关。

但是，我不明白为什么我要先清除 AL，然后再清除 EAX 的其余部分。恕我直言，结果总是EAX = 0，所以这也可能是

xor eax, eax

相反。那段代码的优势或“优化”是什么？

一些背景信息：

我稍后会得到源代码。这是一个简短的 C++ 控制台演示程序，可能只有 20 行代码，所以没有什么我会称之为“复杂”的代码。 IDA 显示了该程序中的一个循环，但不是围绕这个部分。 Stud_PE 签名扫描未发现任何内容，但可能是 Visual Studio 2013 或 2015 编译器。

【问题讨论】：

它是否可能是从cmp 重复的循环的一部分，因此al 在后续迭代中不再为零？
@Jester：不，IDA 没有显示循环。
IDA 反汇编可能有问题（非常不可能，但可能）。也可能只是编译器错过了优化，可能被过于复杂的 C++ 源代码或一些无用的数据类型弄糊涂了，这些数据类型不能很好地编译。 xor eax,eax 在这种情况下会更好，完全避免 movzx。也可能是某种手动调整的“nop”填充，但我怀疑，使用普通的多字节 nop 变体更好。
@Ped7g：我稍后会得到源代码。这是一个简短的演示程序（C++ 控制台，可能只有 20 行代码）。 Stud_PE 签名扫描没有发现任何东西，但可能是 Visual Studio 2013 或 2015 编译器。
顺便说一句，如果它不在循环中，并且它不是某种高频交易机器人，或者其他具有实时要求和硬限制的东西，那么没关系，总可执行时间最多增加了 2-3 个周期......但它在编译器的优化阶段可能节省了数千个 CPU 周期；）

标签： c++ assembly x86

【解决方案1】：

xor al,al 在大多数 CPU 上已经比 xor eax,eax 慢。例如on Haswell/Skylake it needs an ALU uop and doesn't break the dependency on the old value of eax/rax。在 AMD CPU 或 Atom/Silvermont 上同样糟糕。（嗯，也许不一样，因为 AMD 没有在问题/重命名时消除 xor eax,eax，但它仍然有一个错误的依赖关系，它可以使用最后使用的 eax 序列化新的依赖关系链）。

在将 al 与寄存器的其余部分分开重命名的 CPU（Intel pre-IvyBridge）上，xor al,al 仍可能被识别为 as a zeroing idiom，但除非您主动想要保留寄存器的高字节，将al 归零的最佳方法是xor eax,eax。

在此基础上执行 movzx 只会让情况变得更糟。

我猜你的编译器不知何故弄糊涂了，决定它需要一个 1 字节的零，但后来意识到它需要将它提升到 32 位。 xor 设置标志，所以它不能在cmp 之后xor-zero 之后，并且它没有注意到它可能只是在eax 之前xor-zeroed cmp .

要么是something like Jester's suggestion，要么是movzx，其中movzx 是一个分支目标。即使是这样，xor eax,eax 仍然会更好，因为在此代码路径上无条件地向 eax 进行零扩展。

我很好奇是什么编译器从什么来源生成的。

【讨论】：

会不会暗示有一行 C++ 代码，例如 byte x=something; 而不是例如int x=something;? （可能，当然，不确定）
@ThomasWeller：我什至不会尝试从您展示的小片段中猜测。这是有道理的。我在想也许一个布尔条件被提升为int，而编译器只是证明它总是为时已晚去修复其余代码是错误的？ IDK，MSVC 没有做出最有效的代码。我很少看它的输出，所以 IDK 什么样的来源可以把它骗成这样。
呵呵，好的。至少我对 ASM 代码的理解似乎很好，深夜没有明显的人脑问题 :-)。谢谢。
@ThomasWeller：相关：tweaking C source to hand-hold compilers into making better asm。有时，当编译器缺少您可以在 asm 中看到的优化时，您可以更改源代码。 IDK 关于这样的案例，它甚至不是算法，只是愚蠢的。
谢谢 - 也许这对我来说太多了。当我得到它时，我会发布 C++ MCVE。