编译器相关x86指令
发布于 • 作者: Ethan
1. 数据移动：mov
mov dest, src
作用：把 src 的值复制到 dest。
常见形式：
mov rax, rdi ; 寄存器 -> 寄存器
mov rax, [rdi] ; 内存 -> 寄存器（load）
mov [rax], rdi ; 寄存器 -> 内存（store）
mov rax, 13 ; 立即数 -> 寄存器
mov rax, [rsp-8] ; 栈上取值
课程里要点
mov本质就是“拷贝值”。- 方括号
[]表示解引用地址，也就是访问内存。 mov [rax], [rdi]这种内存到内存形式在 x86 里不允许，必须借助中间寄存器。mov不会更新 flags（这点很重要，因为后面条件跳转依赖 flags）。
2. 算术：add sub imul
add dest, src
作用：dest = dest + src
add rax, rdi
add rdx, 13
除了改目标操作数，还会更新 RFLAGS。
sub dest, src
作用：dest = dest - src
sub rax, rdi
sub rdx, 13
也会更新 RFLAGS。
imul
课程里提到它属于“会更新 flags 的算术指令”那一类。 作用：有符号整数乘法。
在这门课的语境里，你只需要抓住：
- 它是整数乘法
- 它和
add/sub一样会影响 flags - 编译表达式乘法时会用到它
不需要记完整 ISA 的各种复杂变体。
3. 比较与 flags：cmp test
这门课里，条件控制流的核心不是“if 指令”，而是：
- 先执行某条会设置 flags 的指令
- 再执行条件跳转
jcc
cmp a, b
作用：像做 a - b 一样设置 flags，但不保存结果
cmp rax, rcx
你可以理解成：
- 不是为了得到减法结果
- 而是为了让
ZF/SF/OF变成后续je/jle/jg...能读的条件状态
常见用途
cmp rax, 0
je some_label
意思就是：如果 rax == 0，跳转。
test a, b
作用：像做 a & b 一样设置 flags，但不保存结果
test rax, 1
常用来检测某些 bit 是否被置位。 课程里它主要用于标签/tag 检查这类场景。
直觉
cmp更像“比较大小/相等”test更像“看某些位是不是开着”
4. 条件码与跳转：jmp jcc je jne jl jle jg jge
jmp loc
作用：无条件跳转
jmp done
效果就是直接把 RIP 改成 loc，下一条执行 loc 对应的指令。
这就是汇编里的“goto”。
jcc loc
这是一个家族，不是一条具体指令。
cc = condition code，表示“满足某个条件就跳”。
课程里明确讲到的有：
je：equaljne/jne的概念（讲义里重点写的是ne）jl：less thanjle：less or equaljg：greater thanjge：greater or equal
je loc
如果“相等”就跳。
本质上是检查 ZF = 1。
cmp rax, rcx
je equal_case
jne loc
如果“不相等”就跳。
本质上检查 ZF = 0。
jl loc
如果“小于”就跳。
这是有符号比较下的小于。
它不是简单看一个标志位，而是根据 SF 和 OF 组合判断。
jle loc
如果“小于等于”就跳。
jg loc
如果“大于”就跳。
jge loc
如果“大于等于”就跳。
这门课里你真正该记的模式
不是死记 flags 公式，而是记这个套路：
cmp a, b
jcc label
也就是：
cmp负责产生比较状态jcc负责根据状态选分支
这就是源语言里 if 的底层实现。
5. 位运算与布尔实现：and or setne
and dest, src
作用：按位与。
and rax, r10
课程里强调：
- 这是bitwise and
- 不是源语言层面的逻辑 and
但如果布尔值被规约成只有 0/1，那么按位与就和逻辑与等价。
课程里的用途
- 实现布尔运算
- 做 tag mask，比如检查最低几位标签
or dest, src
作用：按位或。
or rax, 0b11
课程里经常用它来：
- 给运行时值打 tag
- 构造布尔/数组等带标签的值
setne al
这是课上实现 intToBool 时出现的关键指令。
作用：
如果“not equal”条件成立，就把目标字节设成 1；否则设成 0。
cmp rax, 0
mov rax, 0
setne al
这个序列的意思是：
- 先比较
rax和 0 - 先把整个
rax清零 - 如果
rax != 0，就把低 8 位al设成 1
所以结果就是：
- 原值非 0 ->
rax = 1 - 原值等于 0 ->
rax = 0
这正好实现“把任意整数规约成布尔 0/1”。
为什么要先 mov rax, 0
因为 setne al 只写低 8 位 al，不清空高位。
先清零，才能保证最终整个 rax 是干净的 0 或 1。
6. 栈操作：push pop
push arg
作用：把一个值压栈。
语义上等价于：
sub rsp, 8
mov [rsp], arg
也就是：
- 栈顶往下挪 8 字节
- 把值写到新的栈顶
pop reg
作用：从栈顶弹出一个值。
语义上等价于：
mov reg, [rsp]
add rsp, 8
也就是：
- 先读出栈顶值
- 再把
rsp往上恢复 8 字节
课程里为什么这两个重要
因为后面的 call/ret 可以看成是：
call = push return_address + jmpret = pop return_address + jmp
7. 过程调用：call ret
call loc
作用：调用函数。
课程里的理解方式非常重要：
call loc
可以近似看成两步：
- 把“下一条指令地址”压栈
- 跳转到
loc
也就是“push return_address + jmp loc”。
ret
作用：从函数返回。
可以近似看成：
- 从栈顶弹出返回地址
- 跳到这个地址
也就是“pop addr + jmp addr”。
为什么 call/ret 是课程核心
因为这门课后半段开始做：
- 非尾调用
- extern function
- System V AMD64 调用约定
- 参数传递
- 栈对齐
所有这些都围绕 call/ret 展开。
8. 调用约定里反复出现、但不是“新指令”的东西
这部分容易混淆，所以单独说。
rsp
不是指令，是寄存器。 它是栈指针。
在这门课里有两种视角：
- base pointer 视角：拿它当当前栈帧基准，访问局部变量
- top-of-stack 视角：配合
push/pop/call/ret看成真正的栈顶
rax
通常是返回值寄存器。 也常被当 scratch register。
参数寄存器
SysV AMD64 下前六个参数放在：
rdirsirdxrcxr8r9
这不是指令，但你在阅读课程里的 assembly 时必须认识。
9. 课程里还“出现”但要小心区分的，不一定是 x86 指令
有些名字你会在讲义里看到，但它们不是原生 x86 指令，而是：
- SSA 操作
- 伪代码
- 运行时 helper
比如：
load(p, off)store(p, off, v)allocateArray(n)assertIntassertBoolassertArrayassertInBounds
这些在后端会被翻译成真正的 x86，例如：
load->mov dest, [addr]store->mov [addr], srcallocateArray->call某个 runtime 函数
所以它们不是 x86 指令本体。
10. flags
- OF (Overflow Flag)：溢出标志。算术结果发生有符号溢出时为 1，否则为 0。
- SF (Sign Flag)：符号标志。结果为负时为 1，否则为 0。
- ZF (Zero Flag)：零标志。结果为 0 时为 1，否则为 0。
明确两点：
mov不影响 flags。add、sub、imul这类算术指令会更新 flags；cmp像sub一样设置 flags 但不写回结果；test像按位and一样设置 flags 但不写回结果。
另外，课程里条件跳转就是围绕这三个 flag 讲的，条件码公式也明确给了：
e：ZFne：~ZFl：OF ^ SFle：(OF ^ SF) | ZFg：~((OF ^ SF) | ZF)ge：~(OF ^ SF)