64 位架构中的汇编寄存器

Question

关注answer about assembly registers' sizes：

• 首先，在 64 位架构中，eax、ax、ah 及其对应物的大小是多少？如何访问单个寄存器的字节以及如何访问所有 64 位寄存器的 8 个字节？

  我很想关注 x86-64 (x64) 和 Itanium 处理器。

• 二、在the new calling convention中的函数调用中，使用四个寄存器保存前四个参数的正确方法是什么？

Answer 1

使用旧名称所有寄存器保持相同大小，就像 x86-16 扩展到 x86-32 时一样。要访问 64 位寄存器，请使用带有 R-prefix 的新名称，例如 rax、rbx...

寄存器名称不会改变，因此您只需像以前一样将字节寄存器（al、bl、cl、dl、ah、bh、ch、dh）用于 ax、bx、cx、dx 的 LSB 和 MSB。

还有 8 个新寄存器，称为 r8-r15。您可以通过添加后缀 b（或 l if you're using AMD）来访问它们的 LSB。比如r8b, r9b... 你也可以用名字sil, dil, spl, bpl的esi, edi, esp, ebp的LSB和新的REX prefix一起使用，但是不能和ah同时使用, bh, ch 或 dh。

同样可以通过后缀w或d访问新寄存器的最低字或双字。

见What are the names of the new X86_64 processors registers?

---

关于调用约定，在特定系统上只有一个约定¹。

• On Windows:

  • 前四个整数或指针参数的 RCX、RDX、R8、R9
  • XMM0、XMM1、XMM2、XMM3 用于浮点参数

  
  ¹自 MSVC 2013 以来，Windows 上还有一个名为__vectorcall 的新扩展约定，因此“单一约定政策”不再适用。

• 在 Linux 和遵循System V AMD64 ABI 的其他系统上，可以在寄存器上传递更多参数，并且堆栈下方有一个 128 字节的red zone，这可能会使函数调用更快。

  • 前六个整数或指针参数在寄存器 RDI、RSI、RDX、RCX、R8 和 R9 中传递
  • 浮点参数在 XMM0 到 XMM7 中传递

更多信息请阅读x86-64和x86-64 calling conventions

Plan 9 中还有一个约定

• 所有寄存器都是调用者保存的
• 所有参数都在堆栈上传递
• 返回值也会在堆栈中返回，位于参数下方（堆栈方式；amd64 上的更高地址）保留的空间中。

事实上，Plan 9 一直都是个怪人。例如，它在没有硬件零寄存器的 RISC 架构上强制寄存器为 0。它上面的 x86 寄存器名称在 16、32 和 64 位 x86 架构中也是一致的，操作数大小由助记符后缀指示。这意味着 ax 可以是 16、32 或 64 位寄存器，具体取决于指令后缀。如果您对此感到好奇，请阅读

• A Manual for the Plan 9 assembler
• Go/plan9’s assembler is weird

---

OTOH Itanium 是一个完全不同的架构，与 x86-64 没有任何关系。它是纯 64 位架构，因此所有普通寄存器都是 64 位的，没有 32 位或更小的版本可用。里面有很多寄存器：

• 128 个通用整数寄存器 r0 到 r127，每个寄存器携带 64 个值位和一个陷阱位。稍后我们将详细了解陷阱位。
• 128 个浮点寄存器 f0 到 f127。
• 64 个谓词寄存器 p0 到 p63。
• 8 个分支寄存器 b0 到 b7。
• 一个指令指针，Windows 调试引擎出于某种原因将其称为 iip。 （多余的“i”代表“疯狂”？）
• 128 个专用寄存器，并非所有寄存器都已被赋予含义。出于某种原因，这些被称为“应用程序寄存器”（ar）。我将介绍讨论期间出现的选定寄存器。
• 我们不会在本系列中介绍的其他杂项寄存器。

The Itanium processor, part 1: Warming up

阅读更多What is the difference between x64 and IA-64?