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，我在编码JMP指令时遇到了一些问题：

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教学网站)

它们都是相对跳转，其中每个编码(操作+操作数)的大小都在第三列中。

现在，我的原始设计(因此是错误的)设计为每条指令保留了最大(5字节)的空间。操作数还不知道，因为它是跳转到一个尚未确定的位置。因此，我实现了一种“重写”机制，它在内存中正确的位置重写操作数(如果跳转的位置已知)，并在其余部分填充NOP，这在紧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，我希望对JMP指令进行尽可能小的编码(而不需要填充NOP )。

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

现有的汇编程序如何解决这个问题，或者如何解决？

我就是这么想的，解决了这个问题：

首先对JMP与其目标之间的所有操作码指令进行编码，如果该区域包含可变大小的操作码，则使用最大大小，例如5用于JMP。然后通过选择最小的编码大小(3、4或5)并计算距离，将相对JMP编码到它的目标。如果任何可变大小的操作码被编码，请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关指令:当操作数更改以选择最小的大小时，它们将被重新编码。此方法保证结束，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

下面是我使用过的一种方法，它看起来效率很低，但实际上并不适用于大多数现实生活代码(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);

Answer 2

在第一遍，您将有一个非常好的近似，jmp代码使用悲观字节计数所有跳转指令。

在第二次传递时，您可以使用所选的悲观操作码填充跳转。只有非常接近8/16位或16/32字节跳转阈值的跳转才能被重写为少用一两个字节。由于候选文件都是许多字节的跳转，所以它们不太可能处于关键的循环情况，因此您可能会发现，进一步的传递比两次传递解决方案几乎没有什么好处。