在x86系统中，NOPL是什么作用？

Question

在x86机器中，NOPL的作用是什么？它似乎没有做任何事情，但为什么它总是出现在汇编代码中？

- user1693539

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你问“为什么总是在汇编代码中出现？” - 通常在汇编代码中不会找到很多NOP指令。你正在查看的某些特定代码是否有许多NOP指令？ - ugoren

我希望我能够“感受”代码的运作方式！ - Jim Balter

https://dev59.com/q2w15IYBdhLWcg3wLIzI#6777644 - FrankH.

nopw：https://dev59.com/questions/42445IYBdhLWcg3wkLFG - Ciro Santilli OurBigBook.com

Answer 1

< p >< code > NOP 是一个一字节的“不执行任何操作”指令，确切地说是“无操作”。NOPW、NOPL 等等都是相当于“不执行任何操作”，但会占用字或长字节。< /p > < p >例如：< /p >

NOP // 1byte opcode
NOP // 1byte opcode

等同于执行

NOPW // 2byte opcode.

NOP指令非常方便，可以利用它填充一些字节的指令空间，使代码序列在特定的内存边界上开始，但实际上不执行任何操作。

NOP对CPU唯一的影响是将IP/EIP增加1。NOPx等效指令会将其增加2、4等等。

- Marc B

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我之前从未听说过 x86 指令集中的 NOPW 和 NOPL 操作，也没有在英特尔指令集参考手册中找到它们的相关信息。也许你混淆了不同的架构。 - Jack

@Jack 给我感觉像是 AT&T 语法。 - harold

@Jack：在X86架构中，NOP只是“XCHG AX,AX”的别名，因为它是一条单周期指令，除了增加IP值外没有其他影响。有许多两字节的指令可以起到相同的作用，其中包括将一个寄存器移动到自身的指令（在某些情况下代表MOV AX,AX，而在其他情况下代表MOV EAX,EAX，但无论哪种情况，其唯一的效果都是将IP值增加2）。 - supercat

请注意，您不能仅仅选择一个看似幂等的操作。 XCHG AX，AX 和 XCHG BX，BX 不是相同的。第一个是官方的“NOP”操作，并且不会导致数据依赖关系。 - MSalters

您不仅需要这些指令来填充内容。当您需要实现一个等待确切1秒钟的计时器值时，您需要考虑时钟速度和形成“外壳”的操作长度（通常是某种循环），然后使用操作填充其余部分，以确保总时间恰好达到1秒钟（当然没有中断）。在这里，nop操作非常有用。 - clockw0rk

Answer 2

根据John Fremlin的博客：AMD64上的NOP操作数，nopw，nopl等是gas语法，而不是AT&T语法。

下面是由gas为长度从3到15个字节的不同nop生成的指令编码，此处来源于gas源码。请注意，其中有些与英特尔推荐的nop形式相同（见下文），但并非全部如此。特别地，在较长的nop中，gas使用多个（最多5个）连续的0x66操作数前缀以不同的nop形式，而英特尔推荐的nop形式从未在任何单个推荐的nop指令中使用超过一个0x66操作数前缀。

nop编码来自于经过重新格式化以增加可读性的gas 2.30 源代码：

/* nopl (%[re]ax) */
static const unsigned char alt_3[] = {0x0f,0x1f,0x00};
/* nopl 0(%[re]ax) */
static const unsigned char alt_4[] = {0x0f,0x1f,0x40,0x00};
/* nopl 0(%[re]ax,%[re]ax,1) */
static const unsigned char alt_5[] = {0x0f,0x1f,0x44,0x00,0x00};
/* nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1) */
static const unsigned char alt_6[] = {0x66,0x0f,0x1f,0x44,0x00,0x00};
/* nopl 0L(%[re]ax) */
static const unsigned char alt_7[] = {0x0f,0x1f,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00};
/* nopl 0L(%[re]ax,%[re]ax,1) */
static const unsigned char alt_8[] = {0x0f,0x1f,0x84,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
/* nopw 0L(%[re]ax,%[re]ax,1) */
static const unsigned char alt_9[] =
  {0x66,0x0f,0x1f,0x84,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
/* nopw %cs:0L(%[re]ax,%[re]ax,1) */
static const unsigned char alt_10[] =
  {0x66,0x2e,0x0f,0x1f,0x84,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
static const unsigned char *const alt_patt[] = {
  f32_1, f32_2, alt_3, alt_4, alt_5, alt_6, alt_7, alt_8,
  alt_9, alt_10
};

Intel使用不同的语法，对于长度从1到9个字节的所有指令，都有可用的nop。有几种不同的nop，因为所有长度大于两个字节的nop都接受1个操作数。一个字节的nop（0x90）与xchg (e)ax,(e)ax同义。 Intel® 64和IA-32架构软件开发人员手册，第2卷（2A、2B和2C）：指令集参考，A-Z，第4章：指令集参考，M-Z列出了不同指令长度的推荐nop形式。

Table 4-12. Recommended Multi-Byte Sequence of NOP Instruction

Length   Assembly                                   Byte Sequence
2 bytes  66 NOP                                     66 90H
3 bytes  NOP DWORD ptr [EAX]                        0F 1F 00H
4 bytes  NOP DWORD ptr [EAX + 00H]                  0F 1F 40 00H
5 bytes  NOP DWORD ptr [EAX + EAX*1 + 00H]          0F 1F 44 00 00H
6 bytes  66 NOP DWORD ptr [EAX + EAX*1 + 00H]       66 0F 1F 44 00 00H
7 bytes  NOP DWORD ptr [EAX + 00000000H]            0F 1F 80 00 00 00 00H
8 bytes  NOP DWORD ptr [EAX + EAX*1 + 00000000H]    0F 1F 84 00 00 00 00 00H
9 bytes  66 NOP DWORD ptr [EAX + EAX*1 + 00000000H] 66 0F 1F 84 00 00 00 00 00H

除了英特尔推荐的这些nop外，还有许多其他的nop。除了像Marc B在他的回答中提到的将指令对齐到特定内存边界之外，nop在自修改代码、调试和逆向工程中也非常有用。

- nrz

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请注意，在 amd64 上，“nop” 不再等同于 “xchg eax，eax”。 “nop” 不会将“eax”的高32位清零，但是“xchg eax，eax”会。 - fuz

实际上，如果您为x86-64组装xchg eax，eax，则必须使用2字节的opcode+modrm编码（[87 C0]（https://www.felixcloutier.com/x86/xchg）），因为`0x90`对RAX没有副作用。但是，`xchg eax，ecx仍然可以组装为0x91 - 只有0x90特别被nop占用 https://www.felixcloutier.com/x86/nop。但是，xchg rax，rax和xchg ax，ax`仍然可以使用REX.W或66 90，因为它们没有架构效果。https://godbolt.org/z/xn5nKnWT6 - Peter Cordes

Answer 3

实际上，在代码需要修补时，汇编代码中将使用NOP。

因为新指令的大小可能与旧指令不同，所以需要填充。

填充指令应该与NOP具有相同的作用，尽管它可能占用多个字节。

我们插入更复杂的指令（如66 90），而不是几个NOP的原因是：一条指令通常比几条NOP执行得更快。

- bfnzd

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我不知道有多少人会像这样修复他们的代码，即使在2013年...那真的很老派，就像20世纪80年代一样。今天，它只是为了修补使事物保持对齐。 - Alexis Wilke