汇编入门（二）

x86-64 架构中的整型寄存器如下图所示（暂时不考虑浮点数的部分）

仔细看看寄存器的分布，我们可以发现有不同的颜色以及不同的寄存器名称，黄色部分是 16 位寄存器，也就是 16 位处理器 8086 的设计，然后绿色部分是 32 位寄存器（这里我是按照比例画的），给 32 位处理器使用，而蓝色部分是为 64 位处理器设计的。这样的设计保证了令人震惊的向下兼容性，几十年前的 x86 代码现在仍然可以运行！

前六个寄存器(%rax, %rbx, %rcx, %rdx, %rsi, %rdi)称为通用寄存器，有其『特定』的用途：

%rax(%eax) 用于做累加
%rcx(%ecx) 用于计数
%rdx(%edx) 用于保存数据
%rbx(%ebx) 用于做内存查找的基础地址
%rsi(%esi) 用于保存源索引值
%rdi(%edi) 用于保存目标索引值

而 %rsp(%esp) 和 %rbp(%ebp) 则是作为栈指针和基指针来使用的。下面我们通过 movq 这个指令来了解操作数的三种基本类型：立即数(Imm)、寄存器值(Reg)和内存值(Mem)。

对于 movq 指令来说，需要源操作数和目标操作数，源操作数可以是立即数、寄存器值或内存值的任意一种，但目标操作数只能是寄存器值或内存值。指令的具体格式可以这样写 movq [Imm|Reg|Mem], [Reg|Mem]，第一个是源操作数，第二个是目标操作数，例如：

movq Imm, Reg -> mov $0x5, %rax -> temp = 0x5;
movq Imm, Mem -> mov $0x5, (%rax) -> *p = 0x5;
movq Reg, Reg -> mov %rax, %rdx -> temp2 = temp1;
movq Reg, Mem -> mov %rax, (%rdx) -> *p = temp;
movq Mem, Reg -> mov (%rax), %rdx -> temp = *p;

这里有一种情况是不存在的，没有 movq Mem, Mem 这个方式，也就是说，我们没有办法用一条指令完成内存间的数据交换。

上面的例子中有些操作数是带括号的，括号的意思就是寻址，这也分两种情况：

普通模式，(R)，相当于 Mem[Reg[R]]，也就是说寄存器 R 指定内存地址，类似于 C 语言中的指针，语法为：movq (%rcx), %rax 也就是说以 %rcx 寄存器中存储的地址去内存里找对应的数据，存到寄存器 %rax 中
移位模式，D(R)，相当于 Mem[Reg[R]+D]，寄存器 R 给出起始的内存地址，然后 D 是偏移量，语法为：movq 8(%rbp),%rdx 也就是说以 %rbp 寄存器中存储的地址再加上 8 个偏移量去内存里找对应的数据，存到寄存器 %rdx 中

因为寻址这个内容比较重要，所以多说两句，不然之后接触指针会比较吃力。对于寻址来说，比较通用的格式是 D(Rb, Ri, S) -> Mem[Reg[Rb]+S*Reg[Ri]+D]，其中：

D - 常数偏移量
Rb - 基寄存器
Ri - 索引寄存器，不能是 %rsp
S - 系数

除此之外，还有如下三种特殊情况

(Rb, Ri) -> Mem[Reg[Rb]+Reg[Ri]]
D(Rb, Ri) -> Mem[Reg[Rb]+Reg[Ri]+D]
(Rb, Ri, S) -> Mem[Reg[Rb]+S*Reg[Ri]]

我们通过具体的例子来巩固一下，这里假设 %rdx 中的存着 0xf000，%rcx 中存着 0x0100，那么

0x8(%rdx) = 0xf000 + 0x8 = 0xf008
(%rdx, %rcx) = 0xf000 + 0x100 = 0xf100
(%rdx, %rcx, 4) = 0xf000 + 4*0x100 = 0xf400
0x80(, %rdx, 2) = 2*0xf000 + 0x80 = 0x1e080

了解了寻址之后，我们来看看运算指令，这里以 leaq 指令为例子。具体格式为 leaq Src, Dst，其中 Src 是地址的表达式，然后把计算的值存入 Dst 指定的寄存器，也就是说，无须内存引用就可以计算，类似于 p = &x[i];。我们来看一个具体的例子，假设一个 C 函数是：