assembly-x86

用途

本技能引导代理处理 x86-64 汇编：阅读编译器输出、理解 ABI、编写内联汇编，以及掌握常见汇编模式。

适用触发场景包括：如何阅读 GCC 生成的汇编？x86-64 有哪些寄存器？Linux/macOS 上的调用约定是什么？如何在 C 中编写内联汇编？如何使用 SSE/AVX 内联函数？汇编中的 %rsp、%rbp 是什么意思？

生成与阅读汇编

AT&T 语法（GCC 默认）：gcc -S -O2 -fverbose-asm foo.c -o foo.s
Intel 语法：gcc -S -masm=intel -O2 foo.c -o foo.s
从 GDB 查看：(gdb) disassemble /s main（带源码）、(gdb) x/20i $rip
从 objdump 查看：objdump -d -M intel -S prog（Intel 语法加源码，需要 -g）

x86-64 寄存器

资料给出寄存器在各宽度下的名称与用途：

%rax / %eax / %ax / %ah / %al：返回值/累加器
%rbx / %ebx / %bx / %bh / %bl：被调用者保存
%rcx / %ecx / %cx / %ch / %cl：第 4 个参数/计数
%rdx / %edx / %dx / %dh / %dl：第 3 个参数/第二个返回值
%rsi / %esi / %si / %sil：第 2 个参数
%rdi / %edi / %di / %dil：第 1 个参数
%rbp / %ebp / %bp / %bpl：帧指针（被调用者保存）
%rsp / %esp / %sp / %spl：栈指针
%r8–%r11（%r8d–%r11d、%r8w–%r11w、%r8b–%r11b）：第 5–8 个参数/调用者保存
%r12–%r15（及对应 32/16/8 位形式）：被调用者保存
%rip：指令指针
%rflags / %eflags：状态标志
%xmm0–%xmm7：浮点/SIMD 参数与返回值
%xmm8–%xmm15：调用者保存的 SIMD
%ymm0–%ymm15：AVX 256 位
%zmm0–%zmm31：AVX-512 512 位

System V AMD64 ABI（Linux、macOS、FreeBSD）

整数/指针参数寄存器（按顺序）：%rdi, %rsi, %rdx, %rcx, %r8, %r9
浮点参数寄存器：%xmm0–%xmm7
返回值：整数用 %rax（低位）、%rdx（128 位时的高位）；浮点用 %xmm0（低位）、%xmm1（高位）
调用者保存（scratch）：%rax, %rcx, %rdx, %rsi, %rdi, %r8–%r11, %xmm0–%xmm15
被调用者保存（必须保留）：%rbx, %rbp, %r12–%r15
栈：调用前 16 字节对齐；call 压入 8 字节，因此函数入口在序言后 16 字节对齐
红区：叶子函数可不调整 %rsp 而使用 %rsp 以下 128 字节；内核/信号处理器中不可用

常见指令模式

资料列出以下模式及其含义：

mov %rdi, %rax：把 rdi 复制到 rax
mov (%rdi), %rax：从 rdi 中的地址加载 8 字节
mov %rax, 8(%rdi)：把 rax 存储到 rdi+8
lea 8(%rdi), %rax：把有效地址 rdi+8 加载到 rax（不访问内存）
push %rbx：压入 rbx；rsp -= 8
pop %rbx：弹出到 rbx；rsp += 8
call foo：压入返回地址；跳到 foo
ret：弹出返回地址；跳转到它
xor %eax, %eax：清零 rax（编码比 mov $0, %rax 更小）
test %rax, %rax：rax == 0 时设置 ZF（比 cmp $0, %rax 更省）
cmp $5, %rdi：为 rdi - 5 设置标志
jl label：有符号小于时跳转

AT&T 与 Intel 语法

资料给出对照：

操作数顺序：AT&T 为 source, dest；Intel 为 dest, source
寄存器前缀：AT&T 为 %rax；Intel 为 rax
立即数前缀：AT&T 为 $42；Intel 为 42
内存操作数：AT&T 为 8(%rdi)；Intel 为 [rdi+8]
大小后缀：AT&T 为 movl、movq；Intel 无（推断得出）

GCC 默认输出 AT&T；使用 -masm=intel 切换为 Intel 语法。

内联汇编（GCC 扩展 asm）

资料给出三个示例：

基本寄存器递增：

int x = 5;
__asm__ volatile (
    "incl %0"
    : "=r"(x)   // outputs: =r means write-only register
    : "0"(x)    // inputs: 0 means same as output 0
    : // clobbers: none
);

CPUID 示例：

uint32_t eax, ebx, ecx, edx;
__asm__ volatile (
    "cpuid"
    : "=a"(eax), "=b"(ebx), "=c"(ecx), "=d"(edx)
    : "a"(1)    // input: leaf 1
);

原子递增：

static inline int atomic_inc(volatile int *p) {
    int ret;
    __asm__ volatile (
        "lock; xaddl %0, %1"
        : "=r"(ret), "+m"(*p)
        : "0"(1)
        : "memory"
    );
    return ret + 1;
}

约束码：

"r"：任意通用寄存器
"m"：内存操作数
"i"：立即整数
"a"、"b"、"c"、"d"：特定寄存器（%rax、%rbx、%rcx、%rdx）
"=" 前缀：输出（只写）
"+" 前缀：读写
"memory" clobber：告知编译器内存可能被修改（屏障）

SSE/AVX 内联函数（优先于内联汇编）

#include <immintrin.h>   // includes all x86 SIMD headers

// Add 8 floats at once with AVX
__m256 a = _mm256_loadu_ps(arr_a);   // load 8 floats (unaligned)
__m256 b = _mm256_loadu_ps(arr_b);
__m256 c = _mm256_add_ps(a, b);
_mm256_storeu_ps(result, c);

编译期检查 CPU 支持：-mavx2 或 -march=native。运行时检查：__builtin_cpu_supports("avx2")。

完整的寄存器与指令参考见 references/reference.md。

限制

资料未说明是否需要特定平台、工具版本或额外依赖，也未提供收费、价格或效果相关信息。

技能介绍

用途