以下所有说明都做同样的事情：将%eax设置为零。哪种方式最佳（需要最少的机器周期）？
xorl %eax, %eax
mov $0, %eax
andl $0, %eax
答案 0 :(得分：188)
TL; DR摘要：xor same, same是所有CPU的最佳选择。没有其他方法比它有任何优势，它至少比任何其他方法都有一些优势。它是英特尔和AMD正式推荐的。在64位模式下，仍然使用xor r32, r32，因为writing a 32-bit reg zeros the upper 32。 xor r64, r64浪费了一个字节，因为它需要一个REX前缀。
更糟糕的是，Silvermont只将xor r32,r32识别为dep-breaking而不是64位操作数。因此即使仍然需要REX前缀，因为您要将r8..r15归零，请使用xor r10d,r10d，而不是xor r10,r10 。
示例：
xor eax, eax ; RAX = 0
xor r10d, r10d ; R10 = 0
xor edx, edx ; RDX = 0
; small code-size alternative: cdq ; zero RDX if EAX is already zero
; SUB-OPTIMAL
xor rax,rax ; waste of a REX prefix, and extra slow on Silvermont
mov eax, 0 ; doesn't touch FLAGS, but not faster and takes more bytes
通常最好使用pxor xmm, xmm对矢量寄存器进行归零。这通常是gcc的作用（甚至在使用FP指令之前）。
xorps xmm, xmm可以理解。它比pxor短一个字节，但xorps需要Intel Nehalem上的执行端口5，而pxor可以在任何端口（0/1/5）上运行。 （整数和FP之间的Nehalem 2c旁路延迟延迟通常不相关，因为无序执行通常可以在新的依赖链开始时隐藏它。）
在SnB系列微体系结构中，xor-zeroing的味道都不需要执行端口。在AMD和前Nehalem P6 / Core2 Intel上，xorps和pxor的处理方式相同（向量整数指令）。
使用AVX版本的128b向量指令也会将reg的上半部分归零，因此vpxor xmm, xmm, xmm是将YMM（AVX1 / AVX2）或ZMM（AVX512）或任何未来向量归零的不错选择延期。但是，vpxor ymm, ymm, ymm不会对任何额外的字节进行编码，并且运行相同。 AVX512 ZMM归零需要额外的字节（对于EVEX前缀），因此应首选XMM或YMM归零。
有些CPU会将sub same,same识别为xor之类的归零习惯，但识别任何归零惯用语的所有CPU都会识别xor 。只需使用xor，您就不必担心哪个CPU会识别哪个归零习惯。
xor（与mov reg, 0不同，是一种公认的归零习语）有一些明显的和一些微妙的优点（摘要列表，然后我会扩展这些）：
mov reg,0更小的代码大小。 （所有CPU）较小的机器代码大小（2个字节而不是5个）始终是一个优势：更高的代码密度导致更少的指令缓存未命中，更好的指令获取和潜在的解码带宽。
在英特尔SnB系列微架构上，不使用执行单元对xor的好处很小，但节省了电力。它更可能对SnB或IvB很重要，它只有3个ALU执行端口。 Haswell以及后来有4个执行端口可以处理整数ALU指令，包括mov r32, imm32，所以通过调度程序完美决策（实际上没有发生），HSW每个时钟仍然可以维持4个uop即使他们都需要执行端口。
有关详细信息，请参阅my answer on another question about zeroing registers。
Michael Petch链接的 Bruce Dawson's blog post（在对该问题的评论中）指出xor在寄存器重命名阶段处理而不需要执行单元（在未融合域中为零uops），但是错过了它在融合领域仍然是一个uop的事实。现代英特尔CPU可以发布＆amp;每个时钟退出4个融合域uop。这是每个时钟限制的4个零来自哪里。寄存器重命名硬件的复杂性增加只是将设计宽度限制为4的原因之一。（布鲁斯写了一些非常优秀的博客文章，比如他在FP math and x87 / SSE / rounding issues上的系列文章，我强烈推荐）。
在AMD Bulldozer系列CPU上，mov immediate在与xor相同的EX0 / EX1整数执行端口上运行。 mov reg,reg也可以在AGU0 / 1上运行，但这仅适用于寄存器复制，而不适用于即时设置。所以AFAIK，在AMD上xor超过mov的唯一优势是编码更短。它也可能节省物理注册资源，但我还没有看到任何测试。
在Intel CPU上识别归零成语避免部分寄存器处罚，它将部分寄存器与完整寄存器（P6和SnB系列）分开重命名。
xor 会将寄存器标记为将上部归零，因此xor eax, eax / inc al / inc eax会避免通常的部分寄存器IvB之前的CPU有的惩罚。即使没有xor，当修改高8位（AH）然后读取整个寄存器时，IvB只需要合并uop，Haswell甚至会删除它。
来自Agner Fog的微型指南，第98页（Pentium M部分，后面的部分包括SnB参考）：
该指南的第82页也证实处理器将自身的XOR识别为设置 它归零。寄存器中的特殊标记记住了高位部分 寄存器的值为零，因此EAX = AL。甚至可以记住这个标签 在循环中：
; Example 7.9. Partial register problem avoided in loop xor eax, eax mov ecx, 100 LL: mov al, [esi] mov [edi], eax ; No extra uop inc esi add edi, 4 dec ecx jnz LL（来自第82页）：处理器记住EAX的高24位只要为零 你不会得到中断，错误预测或其他序列化事件。
mov reg, 0 不被认为是归零成语，至少在PIII或PM等早期P6设计中如此。如果他们花费晶体管在后来的CPU上检测它，我会感到非常惊讶。
xor设置标记，这意味着您在测试条件时必须小心。由于 setcc很遗憾只能使用8位目的地，因此您通常需要注意避免部分注册处罚。
如果x86-64将一个被删除的操作码（如AAM）重新用于16/32/64位setcc r/m，并且谓词编码在源寄存器3位字段中，那将是很好的。 r / m字段（一些其他单操作数指令将它们用作操作码位的方式）。但是他们没有做到这一点，无论如何这对x86-32都没有帮助。
理想情况下，您应该使用xor / set flags / setcc /读取完整注册：
...
call some_func
xor ecx,ecx ; zero *before* the test
test eax,eax
setnz cl ; cl = (some_func() != 0)
add ebx, ecx ; no partial-register penalty here
这在所有CPU上都具有最佳性能（没有停顿，合并uop或错误依赖）。
当你不想在标志设置指令之前xor时，事情会变得更复杂。例如你想在一个条件上分支，然后在同一个标志的另一个条件下setcc。例如cmp/jle，sete，您要么没有备用注册，要么想要将xor完全保留在未采用的代码路径中。
没有公认的归零习语不会影响标志，因此最佳选择取决于目标微体系结构。在Core2上，插入合并uop可能会导致2或3个周期停顿。它在SnB上似乎更便宜，但我并没有花太多时间来测量。使用mov reg, 0 / setcc会对较旧的英特尔CPU造成重大损失，并且在较新的英特尔上仍会稍微恶化。
使用setcc / movzx r32, r8可能是英特尔P6＆amp; SnB系列，如果你可以在标志设置指令之前进行xor-zero。这应该比在xor-zeroing之后重复测试更好。 （不要考虑sahf / lahf或pushf / popf）。 IvB可以消除movzx r32, r8（即使用寄存器重命名处理它而没有执行单元或延迟，如xor-zeroing）。 Haswell以及之后只删除了常规mov指令，因此movzx占用执行单元且延迟非零，使得test setcc / movzx比{{1}更差} / test / xor，但仍然至少和test / setcc / mov r,0一样好（并且在旧CPU上要好得多）。
在AMD / P4 / Silvermont上使用setcc / setcc首先没有归零是不好的，因为他们不会分别跟踪子寄存器的deps。寄存器的旧值会有一个错误的缺陷。当movzx / test / mov reg, 0不是选项时，使用setcc / xor进行归零/依赖性破坏可能是最佳选择。
当然，如果您不希望setcc的输出超过8位，则不需要将任何内容归零。但是，如果选择最近属于长依赖关系链的寄存器，请注意除P6 / SnB之外的CPU的错误依赖性。 （如果你打电话给可以保存/恢复你正在使用的部分注册的功能，请注意造成部分注册失效或额外的uop。）
setcc立即为零并不是特殊的，与我所知道的任何CPU上的旧值无关，所以它并不是真的。打破依赖链。它没有and的优势，也有许多缺点。
有关微型文档的详细信息，请参阅http://agner.org/optimize/，包括哪些归零习惯被识别为依赖性中断（例如，xor在某些但不是所有CPU上，而sub same,same在所有CPU上都被识别。）{ {1}}确实打破了寄存器旧值的依赖关系链（无论源值是零还是零，因为xor same,same的工作原理如何）。 mov只在特殊情况下断开依赖链，其中src和dest是同一个寄存器，这就是为什么mov被排除在特别识别的依赖断层列表之外的原因。 （另外，因为它没有被认为是归零的成语，还带有其他好处。）
有趣的是，最古老的P6设计（PPro到奔腾III）并没有认识到xor - 归零作为依赖断路器，仅作为归零的惯用语避免部分寄存器停顿，所以在某些情况下值得使用两个。 （参见Agner Fog的例子6.17。在他的microarch pdf中。他说这也适用于P2，P3，甚至（早期？）PM。A comment on the linked blog post说只有PPro有这种疏忽，但是我已经在Katmai PIII上进行了测试，而@Fanael在Pentium M上进行了测试，我们都发现它并没有打破对延迟限制mov链的依赖。）
如果它确实使您的代码更好或保存说明，那么确保使用xor为零以避免触摸标记，只要您不引入除代码大小之外的性能问题。但是，避免使用clobbering标志是不使用imul的唯一合理理由。