回到前面举的这个例子：
上图所示：
6. SIB 补充寻址
SIB 是对 ModRM 寻址的一个补充：
★ ModRM 提供的是 registers 寻址、[register] 寻址（寄存器间接寻址）以及 [register + displacement]（寄存器基址寻址）。
★ SIB 提供的是 [base + index * scale] 这种形式的寻址。即：基址 + 变址
同样，SIB 是可选的，前面已经介绍：SIB 字节由 ModRM.r/m = 100 引导出来，指令中命名用了 [base + index] 这种地址形式时，必须使用 SIB 进行编码。
回到前面举的这个例子：
上图所示：
（1）C7 这个 Opcode 是 Group 属性，需要 ModRM.reg 来配合定位。
（2）ModRM.mod = 10 并且 ModRM.r/m = 100 时，提供 [SIB + disp32] 的寻址
（3）ModRM.reg = 000 表明 Opcode 是个 mov Ev, Iz
（4）SIB 由 ModRM.r/m = 100 来引导出
（5）REX.W = 1 使用 64 位的 operand
1、SIB 的结构
-- |
位 |
描述 |
SIB.scale |
[7:6] |
提供 scale: 00B = 1, 01B = 2, 10B = 4, 11B = 8 |
SIB.index |
[5:3] |
提供 index 寄存器 |
SIB.base |
[2:0] |
提供 base 寄存器 |
上表所示 SIB 字节的组成部分为：scale-index-base 三个部分，按 2-3-3 的比例组成，在这整篇文档中的写法是：SIB.scale、SIB.index 以及 SIB.base
★ SIB.scale 提供 index 寄存器乘数因子 scale
★ SIB.index 提供 index 寄存器寻址。
★ SIB.base 提供 base 寄存器寻址。
1.1、 用 SIB.index 寻址 index 寄存器
SIB.index 用来寻址 index 寄存器，可以使用 REX.X 进行扩展为 4 位编码
表1：SIB.index 寻址表
SIB.scale |
SIB.index |
寻址模式 |
|
REX.X = 0 |
REX.X = 1 |
||
00 |
000 |
[rax + base] | [r8 + base] |
001 |
[rcx + base] | [r9 + base] | |
010 |
[rdx + base] | [r10 + base] | |
011 |
[rbx + base] | [r11 + base] | |
100 |
[base] | [r12 + base] | |
101 |
[rbp + base] | [r13 + base] | |
110 |
[rsi + base] | [r14 + base] | |
111 |
[rdi + base] | [r15 + base] | |
01 |
000 |
[rax * 2 + base] | [r8 * 2 + base] |
001 |
[rcx * 2 + base] | [r9 * 2 + base] | |
010 |
[rdx * 2 + base] | [r10 * 2 + base] | |
011 |
[rbx * 2 + base] | [r11 * 2 + base] | |
100 |
[base] | [r12 * 2 + base] | |
101 |
[rbp * 2 + base] | [r13 * 2 + base] | |
110 |
[rsi * 2 + base] | [r14 * 2 + base] | |
111 |
[rdi * 2 + base] | [r15 * 2 + base] | |
10 |
000 |
[rax * 4 + base] | [r8 * 4 + base] |
001 |
[rcx * 4 + base] | [r9 * 4 + base] | |
010 |
[rdx * 4 + base] | [r10 * 4 + base] | |
011 |
[rbx * 4 + base] | [r11 * 4 + base] | |
100 |
[base] | [r12 * 4 + base] | |
101 |
[rbp * 4 + base] | [r13 * 4 + base] | |
110 |
[rsi * 4 + base] | [r14 * 4 + base] | |
111 |
[rdi * 4 + base] | [r15 * 4 + base] | |
11 |
000 |
[rax * 8 + base] | [r8 * 8 + base] |
001 |
[rcx * 8 + base] | [r9 * 8 + base] | |
010 |
[rdx * 8 + base] | [r10 * 8 + base] | |
011 |
[rbx * 8 + base] | [r11 * 8 + base] | |
100 |
[base] | [r12 * 8 + base] | |
101 |
[rbp * 8 + base] | [r13 * 8 + base] | |
110 |
[rsi * 8 + base] | [r14 * 8 + base] | |
111 |
[rdi * 8 + base] | [r15 * 8 + base] | |
1.2、 SIB.base 寻址 base 寄存器
SIB.base 用来寻址 base 寄存器，可以用 REX.B 扩展为 4 编码
REX.B |
ModRM.mod |
SIB.base |
|||||||
000 |
001 |
010 |
011 |
100 |
101 |
110 |
111 |
||
0 |
00 |
rax |
rcx |
rdx |
rbx |
rsp |
disp32 |
rsi |
rdi |
01 |
rbp+disp8 |
||||||||
10 |
rbp+disp32 |
||||||||
1 |
00 |
r8 |
r9 |
r10 |
r11 |
r12 |
disp32 |
r14 |
r15 |
01 |
r13+disp8 |
||||||||
10 |
r13+disp32 |
||||||||
这个表与上面的表1 SIB.index 表是紧密相关的，而且还受到 ModRM.mod 的影响
SIB 的使用须由 ModRM 引导出：[SIB]、[SIB + disp8] 以及 [SIB + disp32] 形式，
分别由 ModRM = 00-XXX-100、ModRM = 01-XXX-100 以及 ModRM = 10-XXX-100 引出。
2、 解开 SIB 寻址的疑惑
SIB 寻址受到 ModRM 的影响，表现为：
（1）当 ModRM.mod = 00 & ModRM.r/m = 100 时
ModRM 寻址为 [SIB]，由此引导出 SIB 字节，在这种寻址模式下，最终寻址由 SIB 决定。
★ 当 SIB.base = 101（rbp）时：SIB.base = [disp32] 它代表着 base 域是 [disp32]
示例1：寻址模式 [rcx * 8 + disp32]
这种情况下，scale 是 8，index 是 rcx 而 base 是 disp32
因此，ModRM = 00-XXX-100，而 SIB = 11-001-101
（2）当 ModRM.mod = 01 & ModRM.r/m = 100 时
ModRM 的寻址为 [SIB + disp8]，引导出 SIB 字节，这个 SIB 要加上 8 位的 displacement
★ 当 SIB.base = 101（rbp）时：SIB.base = [rbp + disp8] 它代表着 base 域是 [rpb + disp8]
示例2：寻址模式 [rbp + rcx * 8 + 0x0c]
这种情况下：base = rbp，index = rcx，scal = 8
ModRM = 01-XXX-100，而 SIB = 11-001-101
（3）当 ModRM.mod = 10 & ModRM.r/m = 100 时
ModRM 的寻址为 [SIB + disp32]，引导出 SIB 字节，这个 SIB 要加上 32 位的 displacement
★ 当 SIB.base = 101（rbp）时：SIB.base = [rbp + disp32] 它代表着 base 域是 [rbp + disp32]
示例2：寻址模式 [rbp + rcx * 8 + 0x11223344]
这种情况下：base = rbp，index = rcx，scal = 8
ModRM = 10-XXX-100，而 SIB = 11-001-101
2.1、 ModRM 与 SIB 设计上的 2 个原则
前面的 ModRM 讲解中已经提到了这 2 个原则，它们是：
（1）rbp 作为 base 寄存器时，必须以 [rbp + disp] 这种形式存在
（2）rsp 不能作为 index 寄存器，可以做为 base 寄存器
关于这 2 个原则，详见： ModRM 与 SIB 设计上的 2 个原则 这 2 个原则巧妙地使用 ModRM.r/m = rbp 与 SIB.base = rbp 相结合，相匹配。
2.2、 x86/x64 的重码问题
由于 ModRM 与 SIB 结合，使得一条汇编指令有非常多的编码方式。
产生重码的原因：
★ displacement 的长度因素：16 位下 displacement 可分为 8 位或 16 位，32/64 位下 displacement 可分为 8 位或 32 位。
★ ModRM.r/m 寻址可以和 [SIB] --> SIB.index = rsp 时产生同样的结果。
★ Opcode 码的多样性。
（1）displacement 长度因素
典型的像 [rax] 这个寻址模式，它可以为 [rax] 或 [rax + 0x00] 也可以为 [rax + 0x00000000]，在汇编指令级别上结果都是一样的，只是对 processor 的 decode 解码逻辑有较大的影响。
所以，优秀的编译器会尽量选择短小的编码方式。
（2）由 [SIB] 引导出的 SIB 寻址能和部分 ModRM 寻址产生同样的效果
像 [rax] 这个寻址模式，它可以由 ModRM = 00-XXX-100 来引导出 SIB，然后 SIB = 00-100-000
（3）由 Opcode 的多样性产生
像这条指令 mov rax, rax，它可以使用 89 也可以使用 8b 这两个 opcode
那么，现在就以指令 mov rax, qword ptr [rax] 为例，看看它的编码大致有多少种？
（1) 基于 displacement 的因素下：
★ mov rax, qword ptr [rax] ====> 48 8b 00
★ mov rax, qword ptr [rax + 0x00] ====> 48 8b 40 00
★ mov rax, qword ptr [rax + 0x00000000] ====> 48 8b 80 00 00 00 00
（2）基于 SIB 寻址因素下：
★ mov rax, qword ptr [rax] ====> 48 8b 04 20 (使用 ModRM + SIB 寻址）
★ mov rax, qword ptr [rax] ====> 48 8b 00 （仅使用 ModRM 寻址)
（3）基于 opcode 的多样性因素下：
★ mov rax, rax ====> 48 8b c0 （使用 8b opcode）
★ mov rax, rax ====> 48 89 c0 （使用 89 opcode）
-------------------------------------------------------------------------------------
上面的编码中，使用 ModRM + SIB 寻址中，SIB 又可以使用 [SIB + disp8] 和 [SIB + disp32] 形式。
mik（deng zhi）写于 2008-11-26 15:40