Question

为什么我不能在Intel x86-64汇编中直接将字节从内存移动到64位寄存器？

例如，这段代码：

extern printf

global main

segment .text

main:
    enter   2, 0

    mov     byte [rbp - 1], 'A'
    mov     byte [rbp - 2], 'B'

    mov     r12, [rbp - 1]
    mov     r13, [rbp - 2]             

    xor     rax, rax           
    mov     rdi, Format                                                                                             
    mov     rsi, r12                                                                                                
    mov     rdx, r13                                                                                                
    call    printf                                                                                                  

    leave                                                                                                           
    ret                                                                                                             

segment .data                                                                                                       
Format:     db "%d %d", 10, 0

打印：

65 16706

我需要将移动字节更改为寄存器r12和r13，以使代码正常工作：

xor     rax, rax
mov     al, byte [rbp - 1]
mov     r12, rax
xor     rax, rax
mov     al, byte [rbp - 2]
mov     r13, rax

现在，它打印出预期的内容：

65 66

为什么我们需要这样做？

有更简单的方法吗？

感谢。

Answer 1

根据需要使用零或符号扩展名移动。

例如：movzx eax, byte [rbp - 1]零延伸into RAX。

movsx rax, byte [rbp - 1]签署延伸到RAX。

Answer 2

分配值

时，将8位寄存器扩展为64位

您可以使用movzx指令将字节移动到64位寄存器。

在你的情况下，它将是

movzx     r12, byte ptr [rbp - 1]
movzx     r13, byte ptr [rbp - 2]

另一种避免将内存寻址到时间的方法是

mov       ax,  word ptr [rbp - 2]
movzx     r12, al
movzx     r13, ah

但不会编译最后一条指令。请参阅http://www.felixcloutier.com/x86/MOVZX.html＆＃34;在64位模式下，如果使用REX前缀，则无法对r / m8进行编码以访问以下字节寄存器：AH，BH，CH，DH。＆＃34;

所以我们必须做到以下几点：

mov       ax,  word ptr [rbp - 2]
movzx     r12, al
mov       al, ah
movzx     r13, al

但是，在第一个示例中，只有两个类似可能更快（处理器可能优化内存访问） - 速度取决于更大的上下文，应该在复杂的情况下进行测试。

您可以利用以下事实：在64位模式下，修改32位寄存器也会清除最高位（63-32），但是，无论如何，您不能使用movzx指令对ah寄存器进行编码。在64位模式下出现64位甚至是新寄存器的32位部分（movzx r13d, ah不起作用）。

使用8位，16位和32位64位rNN寄存器

您可以通过以下方式使用8位，16位和32位64位rNN寄存器：

rNNb - 字节 rNNw - 字 rNNd - dword

例如，r10b，r10w，r10d。以下是代码中的示例

    xor     r8d,dword ptr [r9+r10*4]
    .....
    xor     r8b, al
    .....
    xor     eax, r11d

请注意：＆＃39; h＆＃39;部分rNN寄存器不可用，它们仅适用于四个第一个寄存器：ah，bh，ch和dh。

另一个注意事项：当修改64位寄存器的32位部分时，高32位会自动设置为零。

使用寄存器的最快方法

使用寄存器的最快方法是始终清除最高位，以消除对寄存器先前内容的错误依赖性。这是英特尔推荐的方式，可以提供更好的Out-of-Order Execution（OOE）和Register Renaming（RR）。除此之外，在现代处理器上使用完整的寄存器而不是更低的部件更快：Knights Landing和Cannonlake。所以这是在这些处理器上运行得更快的代码（它将使用OOE和RR）：

movzx     rax, word ptr [rbp - 2]
movzx     r12, al
shr       rax, 8
mov       r13, rax

关于Knights Landing和未来的主流处理器如CannonLake - 英特尔明确表示8位和16位寄存器上的指令比CannonLake上的32位或64位寄存器慢得多，因此它们现在开启了骑士登陆。

如果您在编写OOB和RR时，您的汇编代码将更多更快。

为什么我不能直接将字节移动到64位寄存器？

2 个答案:

分配值

使用8位，16位和32位64位rNN寄存器

使用寄存器的最快方法