如何无修改寄存器/FLAGS、无栈操作检测x86代码的16/32位运行模式？

需求背景 #

预编译的x86代码需运行时检测当前处于16位模式（实模式/16位保护模式）还是32位模式（i386保护模式），要求满足：

• 不使用栈；
• 不修改通用寄存器、段寄存器、标志位；
• 兼容8086（仅支持16位模式）与386（支持两种模式）。

现有方案依赖栈操作（pushf/popf）不符合需求；曾尝试的lea esi, [dword esi+0]在16位模式下并非无操作，也不满足要求。

解决方案：利用指令编码长度差异的无状态检测 #

核心思路是利用同一指令在16位和32位模式下的编码长度差异，结合无操作指令（不修改任何状态）实现分支跳转，全程无栈操作、无状态修改。

实现代码（NASM） #

bits 16
cpu 386

; 模式检测核心逻辑：无栈、无寄存器/标志修改，兼容8086与386
strict mov ax, ax  ; 16位模式下编码为2字节（89 C0），32位模式下强制生成16位操作数编码（66 89 C0，3字节）
jmp short .in_16bit

.in_32bit:
bits 32
        ; 32位模式执行代码，示例：
        int 32
        jmp .end

.in_16bit:
bits 16
        ; 16位模式执行代码，示例：
        int 16

.end:
bits 16

原理说明 #

• 16位模式（含8086）：处理器将strict mov ax, ax解析为2字节的无操作指令，后续jmp short .in_16bit的偏移基于指令地址+2计算，直接跳转到16位分支执行代码，全程无状态修改。
• 32位模式：strict mov ax, ax被强制生成为3字节的16位操作数无操作指令，后续jmp short .in_16bit的偏移基于指令地址+3计算，跳转目标自动指向32位分支，执行对应代码，同样无状态修改。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pts