1、背景##
僅針對JVM的模板解釋器：
如何根據opcode和尋址模式，將bytecode生成匯編碼。
本文的示例中所使用的字節碼和匯編碼，請參見上篇博文：按值傳遞還是按引用？
2、尋址模式##
本文不打算深入展開尋址模式的闡述，我們聚焦Intel的IA32-64架構的指令格式：
簡要說明下，更多的請參考intel的手冊：
-- Prefixes ： 用於修飾操作碼Opcode，賦予其lock、repeat等的語義.
-- REX Prefix：
---- Specify GPRs and SSE registers.
---- Specify 64-bit operand size.
---- Specify extended control registers.
--Opcode：操作碼,如mov、push.
--Mod R/M：尋址相關，具體見手冊。
--SIB：和Mod R/M結合起來指定尋址。
--Displacement：配合Mod R/M和SIB指定尋址。
--Immediate：立即數。
對上面的Opcode、Mod R/W、SIB、disp、imm如果不明白，看句匯編有個概念：
%mov %eax , %rax,-0x18(%rcx,%rbx,4)
如果這句匯編也不太明白，那么配合下面的：
-- Base + (Index ∗ Scale) + Displacement -- Using all the addressing components together allows efficient
indexing of a two-dimensional array when the elements of the array are 2, 4, or 8 bytes in size.
3、合法的值（64位）##
關注下這4個參數的合法取值：
• Displacement — An 8-bit, 16-bit, or 32-bit value.
• Base — The value in a 64-bit general-purpose register.
• Index — The value in a 64-bit general-purpose register.
• Scale factor — A value of 2, 4, or 8 that is multiplied by the index value.
4、Mod R/M（32位尋址）##
我們在后文將會用到Mod R/M字節，所以將32位尋址的格式貼在這里：
上表的備注，其中第1條將在我們的示例中用到，所以這里留意下：
- The [--][--] nomenclature means a SIB follows the ModR/M byte.
- The disp32 nomenclature denotes a 32-bit displacement that follows the ModR/M byte (or the SIB byte if one is present) and that is
added to the index. - The disp8 nomenclature denotes an 8-bit
5、SIB（32位尋址）##
同樣，因為用到了Mod R/M字節，那么SIB字節也可能要用到：
6、示例##
6.1、准備工作###
來看個實際的例子。
下面的代碼是生成mov匯編碼：
void Assembler::movl(Address dst, Register src) {
InstructionMark im(this);
prefix(dst, src);
emit_int8((unsigned char)0x89);
emit_operand(src, dst);
}
prefix(dst,src)就是處理prefix和REX prefix，這里我們不關注。
emit_int8((unsigned char) 0x89)顧名思義就是生成了一個字節，那字節的內容0x89代表什么呢？
先不急，還有一句emit_operand(src,dst)，這是一段很長的代碼，我們大概看下：
void Assembler::emit_operand(Register reg, Register base, Register index,
Address::ScaleFactor scale, int disp,
RelocationHolder const& rspec,
int rip_relative_correction) {
relocInfo::relocType rtype = (relocInfo::relocType) rspec.type();
// Encode the registers as needed in the fields they are used in
int regenc = encode(reg) << 3;
int indexenc = index->is_valid() ? encode(index) << 3 : 0;
int baseenc = base->is_valid() ? encode(base) : 0;
if (base->is_valid()) {
if (index->is_valid()) {
assert(scale != Address::no_scale, "inconsistent address");
// [base + index*scale + disp]
if (disp == 0 && rtype == relocInfo::none &&
base != rbp LP64_ONLY(&& base != r13)) {
// [base + index*scale]
// [00 reg 100][ss index base]
/**************************
* 關鍵點：關注這里
**************************/
assert(index != rsp, "illegal addressing mode");
emit_int8(0x04 | regenc);
emit_int8(scale << 6 | indexenc | baseenc);
} else if (is8bit(disp) && rtype == relocInfo::none) {
// ...
} else {
// [base + index*scale + disp32]
// [10 reg 100][ss index base] disp32
assert(index != rsp, "illegal addressing mode");
emit_int8(0x84 | regenc);
emit_int8(scale << 6 | indexenc | baseenc);
emit_data(disp, rspec, disp32_operand);
}
} else if (base == rsp LP64_ONLY(|| base == r12)) {
// ...
} else {
// ...
}
} else {
// ...
}
}
上面的代碼的關注點已經標出，這里我們將其抽出，並將前文中的emit_int8((unsigned char) 0x89)結合起來：
emit_int8((unsigned char) 0x89)
emit_int8(0x04 | regenc);
emit_int8(scale << 6 | indexenc | baseenc);
最終其生成了如下的匯編代碼（64位機器）：
mov %eax,(%rcx,%rbx,1)
好了，問題來了：
上面這句匯編怎么得出的？
6.2、計算過程###
我們給個下面的值：
regenc = 0x0，scale << 6 | indexenc | baseenc = 25
進行簡單的運算就可以得到：
emit_int8((unsigned char) 0x89) //得到0x89
emit_int8(0x04 | regenc); //得到0x04
emit_int8(scale << 6 | indexenc | baseenc); //得到0x19
合起來就是三個字節：
0x89 0x04 0x19
1、0x89對應什么？
從上表可以看出因為JVM工作在64位下，所以需要配合REX.W來“起頭”，不過在我們這個例子中，其恰好是0。
主要看那個89/r：
MOV r/m64,r64 //64位，將寄存器中的值給到寄存器或者內存地址中
2、0x04代表什么？
現在我們要用到上面的Mod R/M表和SIB表了。
用第二個字節0x04查Mod R/M表，可知源操作數是寄存器EAX，同時可知尋址類型是[--][--]類型，含義為：
The [--][--] nomenclature means a SIB follows the ModR/M byte.
3、0x19代表什么？
繼續查SIB表，對應字節0x19的是：
base = ECX
scaled index = EBX
4、匯編代碼：
//32位
mov %eax,%(ecx,ebx,1)
//64位
mov %rax,%(rcx,rbx,1)
7、結語##
本文簡要探討了：
如何根據opcode和尋址模式，將bytecode生成匯編碼。
終。