在64位内嵌汇编中访问Delphi类字段

Question

我正在尝试将 Delphi TBits.GetBit 转换为 64 位版本的内联汇编。VCL 源代码如下：

function TBits.GetBit(Index: Integer): Boolean;
{$IFNDEF X86ASM}
var
  LRelInt: PInteger;
  LMask: Integer;
begin
  if (Index >= FSize) or (Index < 0) then
    Error;

  { Calculate the address of the related integer }
  LRelInt := FBits;
  Inc(LRelInt, Index div BitsPerInt);

  { Generate the mask }
  LMask := (1 shl (Index mod BitsPerInt));
  Result := (LRelInt^ and LMask) <> 0;
end;
{$ELSE X86ASM}
asm
    CMP     Index,[EAX].FSize
    JAE     TBits.Error
    MOV     EAX,[EAX].FBits
    BT      [EAX],Index
    SBB     EAX,EAX
    AND     EAX,1
end;
{$ENDIF X86ASM}

我开始将32位的ASM代码转换为64位。经过搜索，我发现需要将EAX引用更改为64位编译器的RAX。我最终得到了以下第一行：

CMP     Index,[RAX].FSize

这段代码编译通过，但在运行时会出现访问冲突。我尝试了几种组合（例如MOV ECX,[RAX].FSize），但在尝试访问[RAX].FSize时仍然出现访问冲突。当我查看由Delphi编译器生成的汇编代码时，它看起来我的[RAX].FSize应该是正确的。

Unit72.pas.143: MOV     ECX,[RAX].FSize
00000000006963C0 8B8868060000     mov ecx,[rax+$00000668]

同时，这是 Delphi 生成的代码：

Unit72.pas.131: if (Index >= FSize) or (Index < 0) then
00000000006963CF 488B4550         mov rax,[rbp+$50]
00000000006963D3 8B4D58           mov ecx,[rbp+$58]
00000000006963D6 3B8868060000     cmp ecx,[rax+$00000668]
00000000006963DC 7D06             jnl TForm72.GetBit + $24
00000000006963DE 837D5800         cmp dword ptr [rbp+$58],$00
00000000006963E2 7D09             jnl TForm72.GetBit + $2D

在这两种情况下，生成的汇编程序都使用[rax+$00000668]来访问FSize。在Delphi 64位汇编中访问类字段的正确方法是什么？

这可能听起来像一件奇怪的优化事情，但是64位Pascal版本的汇编器似乎不是很高效。我们会多次调用这个例程，根据各种因素，它需要执行的时间长达5倍。

- Graymatter

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你手头有 Pascal 版本吗？ - David Heffernan

@DavidHeffernan 将其放到问题中。不想在问题中放太多 Delphi VCL 源代码。64 位版本不同。 - Graymatter

这是VCL代码吗？如果是的话，我可以找到它。 - David Heffernan

尽管$668是一个比我预期的偏移量要高得多的值，但至少编译器在使用该值时是一致的。然而，你计算的RAX与编译器的不同。编译器表示“Self”指针存储在RBP+$50处；它并不假设该值已经在RAX中。同样，对于RBP+$58处的“Index”参数也是如此。这涉及到x86和x86_64之间调用约定的差异。 - Rob Kennedy

@RobKennedy 那么我只需要在汇编的第一行添加 MOV RAX, Self 就可以保持代码不变了吗？ - Graymatter

Answer 1

基本问题在于您正在使用错误的寄存器。在x64调用约定中，Self作为隐式参数传递，在所有其他参数之前。这意味着它是通过RCX而不是RAX传递的。

因此，Self通过RCX传递，而Index通过RDX传递。坦率地说，我认为在内联汇编中使用参数名称是一个错误，因为它们隐藏了该参数是通过寄存器传递的事实。如果您碰巧覆盖了RDX，那么就会改变Index的表面值。

因此，if语句可能被编码为：

CMP     EDX,[RCX].FSize
JNL     TBits.Error
CMP     EDX,0
JL      TBits.Error

就我所知，这是一个非常简单的函数实现，我认为您不需要使用任何堆栈空间。在x64中，您有足够的寄存器可以完全使用易失性寄存器来完成此操作。

- David Heffernan

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你正在查看未经优化的代码。启用优化器后，请查看生成的汇编代码。顺便说一下，我认为代码并不那么糟糕，但它执行了两次除法，而只需要执行一次。我会考虑使用Pascal编写它，但是使用DivMod函数。我的函数如下： - David Heffernan

procedure DivMod(Dividend, Divisor: Cardinal; out Quotient, Remainder: Cardinal); {$IFDEF CPUX86} asm PUSH EBX MOV EBX,EDX XOR EDX,EDX DIV EBX MOV [ECX],EAX MOV EBX,Remainder MOV [EBX],EDX POP EBX end; {$ELSE IF Defined(CPUX64)} asm .NOFRAME MOV EAX,ECX MOV ECX,EDX XOR EDX,EDX DIV ECX MOV [R8],EAX MOV [R9],EDX end; {$ELSE} {$Message Error 'Unrecognised platform.'} {$ENDIF} - David Heffernan

您IP地址为143.198.54.68，由于运营成本限制，当前对于免费用户的使用频率限制为每个IP每72小时10次对话，如需解除限制，请点击左下角设置图标按钮（手机用户先点击左上角菜单按钮）。 - Graymatter

一定会听从那个建议。我已经有一段时间没有使用汇编语言（CHASM）了，所以很多东西都变了。 - Graymatter

特别强调，如果这些参数是通过寄存器传递的话，使用参数名往往会出现问题，因为这会隐藏修改寄存器后，通过名称访问参数是不安全的事实。请改用寄存器名称。 - Rudy Velthuis