为什么汇编代码在加总和之前将值从 %edx 复制到 %rcx？

Question

使用 x86-64 gcc -Og -std=gnu99 -xc 编译。

第二行.L3(addl (%rdi,%rcx,4), %eax)为什么不直接用寄存器%edx求和呢？

addl (%rdi,%edx,4), %eax

int sum_arr(int arr[], int nelems) {
  int sum = 0;
  for (int i = 0; i < nelems; i++) {
    sum += arr[i];
  }
  return sum;
}

sum_arr:
        movl    [=10=], %edx
        movl    [=10=], %eax
        jmp     .L2
.L3:
        movslq  %edx, %rcx
        addl    (%rdi,%rcx,4), %eax
        addl    , %edx
.L2:
        cmpl    %esi, %edx
        jl      .L3
        rep ret

Answer 1

正如4386427之前的回答所指出的，您不能在一个有效地址中混用32位和64位寄存器。 CPU 不支持。所以 addl (%rdi,%edx,4), %eax 将不可编码。

要使用i作为有效地址的索引部分，我们需要在64位寄存器中。由于 i 是带符号的 int 类型，编译器用 movsx 对其进行符号扩展。它使用一个单独的寄存器 %rcx 以便 %edx 可以继续保存变量 i 的值，使调试器更容易检查这个值（例如 print i在 gdb 中）。

事实证明，我们可以证明 i 在这个函数中总是非负的。最初的movl [=20=], %edxalso zeros out the high half of %rdx，从那时起它将保持为零，所以实际上%rdx确实总是包含变量i的正确64位值。因此我们可以使用 addl (%rdi, %rdx, 4), %eax 代替，并省略 movsx。不过，编译器可能没有在这种优化级别上进行推论。

（也可以在具有地址大小覆盖前缀的有效地址中使用所有 32 位寄存器，因此 addl (%edi, %edx, 4), %eax 是一条可编码指令，但它不会工作，因为它会截断%rdi 中指针 arr 的高 32 位。因此，地址大小覆盖在 64 位代码中几乎没有用。）

为什么汇编代码在加总和之前将值从 %edx 复制到 %rcx？

Why does the assembly code copy the value from %edx to %rcx before adding to the sum？

c

arrays

assembly

gcc

x86-64