x86-64

2026-04-25 00:06:122026-04-25 00:06:12

x86-64 寄存器

x86-64 有 16 个通用寄存器，大小均为 64-bit，但是可以按需使用不同大小的部分寄存器：

64-bit	32-bit	16-bit	8-bit	常见用途
rax	eax	ax	ah, al	返回值、累加器
rbx	ebx	bx	bh, bl	通用寄存器，常作保存寄存器
rcx	ecx	cx	ch, cl	计数器、移位计数、参数寄存器
rdx	edx	dx	dh, dl	数据寄存器、参数寄存器
rsi	esi	si	sil	源索引、参数寄存器
rdi	edi	di	dil	目标索引、参数寄存器
rbp	ebp	bp	bpl	栈帧基址指针
rsp	esp	sp	spl	栈顶指针
r8	r8d	r8w	r8b	扩展通用寄存器
r9	r9d	r9w	r9b	扩展通用寄存器
r10	r10d	r10w	r10b	扩展通用寄存器
r11	r11d	r11w	r11b	扩展通用寄存器
r12	r12d	r12w	r12b	扩展通用寄存器
r13	r13d	r13w	r13b	扩展通用寄存器
r14	r14d	r14w	r14b	扩展通用寄存器
r15	r15d	r15w	r15b	扩展通用寄存器

特殊寄存器

寄存器	说明	常见用途
rip	指令指针寄存器	指向下一条将要执行的指令
rflags	标志寄存器	保存运算结果状态和控制标志
cs	代码段寄存器	当前代码段选择子
ss	栈段寄存器	当前栈段选择子
ds	数据段寄存器	历史遗留数据段寄存器，64 位下作用弱化
es	附加段寄存器	历史遗留附加段寄存器，64 位下作用弱化
fs	段寄存器	常用于线程局部存储（TLS）
gs	段寄存器	常用于线程/内核相关数据

其中 rflags 中具体的标志位如下：

标志位	名称	含义
ZF	Zero Flag	结果是否为 0
CF	Carry Flag	进位/借位标志，常用于无符号比较
SF	Sign Flag	符号标志，结果最高位
OF	Overflow Flag	有符号溢出标志
PF	Parity Flag	奇偶校验标志
AF	Auxiliary Carry Flag	辅助进位标志，较少手工关注

调用约定

在 System V AMD64 ABI （Linux、macOS 等）下，函数的传参一般有 6 个整数/指针参数和 8 个浮点参数通过寄存器传递，超过部分通过栈传递。

参数序号	寄存器
第 1 个	rdi
第 2 个	rsi
第 3 个	rdx
第 4 个	rcx
第 5 个	r8
第 6 个	r9

浮点参数：

• xmm0 ~ xmm7

而在 Windows x64 ABI 下，函数的前 4 个整数/指针参数通过寄存器传递，超过部分通过栈传递。

参数序号	寄存器
第 1 个	rcx
第 2 个	rdx
第 3 个	r8
第 4 个	r9

浮点参数：

• xmm0 ~ xmm3

它们的返回值寄存器都是：

类型	返回寄存器
整数 / 指针	rax
浮点数	xmm0

寄存器保存规则

System V AMD64

• Caller-saved

  • rax
  • rcx
  • rdx
  • rsi
  • rdi
  • r8 ~ r11

• Callee-saved

  • rbx
  • rbp
  • r12 ~ r15

Windows x64

• Caller-saved

  • rax
  • rcx
  • rdx
  • r8
  • r9
  • r10
  • r11

• Callee-saved

  • rbx
  • rbp
  • rdi
  • rsi
  • r12 ~ r15

指令

0. 最常见指令总表

指令	类型	简要说明
mov dest, src	数据传送	复制数据
lea dest, src	地址计算	计算有效地址
movzx dest, src	数据传送	零扩展复制
movsx dest, src	数据传送	符号扩展复制
add dest, src	算术运算	加法
sub dest, src	算术运算	减法
inc dest	算术运算	自增 1
dec dest	算术运算	自减 1
imul dest, src	算术运算	有符号乘法
mul src	算术运算	无符号乘法
idiv src	算术运算	有符号除法
div src	算术运算	无符号除法
neg dest	算术运算	取相反数
and dest, src	逻辑运算	按位与
or dest, src	逻辑运算	按位或
xor dest, src	逻辑运算	按位异或
not dest	逻辑运算	按位取反
test dest, src	测试	与运算并设置标志位
cmp dest, src	比较	减法比较并设置标志位
shl dest, imm/cl	移位	逻辑左移
shr dest, imm/cl	移位	逻辑右移
sar dest, imm/cl	移位	算术右移
rol dest, imm	循环移位	循环左移
ror dest, imm	循环移位	循环右移
jmp label	跳转	无条件跳转
je label	条件跳转	相等时跳转
jne label	条件跳转	不相等时跳转
ja label	条件跳转	无符号大于时跳转
jb label	条件跳转	无符号小于时跳转
jg label	条件跳转	有符号大于时跳转
jl label	条件跳转	有符号小于时跳转
call label	流程控制	调用函数
ret	流程控制	函数返回
push src	栈操作	压栈
pop dest	栈操作	出栈
nop	空操作	不执行有效操作

1. 数据传送类

指令	类型	简要说明
mov dest, src	数据传送	将 src 复制到 dest
lea dest, src	地址计算	计算有效地址并写入 dest，常用于地址运算或加法优化
xchg dest, src	数据交换	交换两个操作数的值
movzx dest, src	零扩展	将较小操作数复制到较大寄存器，高位补 0
movsx dest, src	符号扩展	将较小有符号操作数扩展到较大寄存器
cdqe	符号扩展	将 eax 符号扩展到 rax
cqo	符号扩展	将 rax 符号扩展到 rdx:rax，常用于除法前准备

2. 算术运算类

指令	类型	简要说明
add dest, src	算术运算	将 src 加到 dest，结果存回 dest
sub dest, src	算术运算	用 dest 减去 src，结果存回 dest
inc dest	算术运算	将 dest 自增 1
dec dest	算术运算	将 dest 自减 1
imul dest, src	算术运算	有符号乘法，常见形式为将乘积写回目标寄存器
mul src	算术运算	无符号乘法，使用隐含寄存器参与
idiv src	算术运算	有符号除法，使用隐含寄存器参与
div src	算术运算	无符号除法，使用隐含寄存器参与
neg dest	算术运算	取相反数，即 dest = -dest
adc dest, src	算术运算	带进位加法
sbb dest, src	算术运算	带借位减法

除法常见隐含寄存器

操作数位宽	被除数位置	商	余数
8 位	AX	AL	AH
16 位	DX:AX	AX	DX
32 位	EDX:EAX	EAX	EDX
64 位	RDX:RAX	RAX	RDX

3. 逻辑与位运算

指令	类型	简要说明
and dest, src	逻辑运算	按位与
or dest, src	逻辑运算	按位或
xor dest, src	逻辑运算	按位异或
not dest	逻辑运算	按位取反
test dest, src	比较/测试	按位与并设置标志位，不保存结果
shl dest, imm	移位	逻辑左移指定立即数位数
shl dest, cl	移位	按 cl 指定的位数逻辑左移
sal dest, imm	移位	算术左移，实际效果通常与 shl 相同
shr dest, imm	移位	逻辑右移，左侧补 0
shr dest, cl	移位	按 cl 指定的位数逻辑右移
sar dest, imm	移位	算术右移，保留符号位
sar dest, cl	移位	按 cl 指定的位数算术右移
rol dest, imm	循环移位	循环左移
ror dest, imm	循环移位	循环右移

4. 比较与测试

指令	类型	简要说明
cmp dest, src	比较	执行 dest - src，只更新标志位，不保存结果
test dest, src	测试	执行 dest & src，只更新标志位，不保存结果

5. 跳转与流程控制

指令	类型	简要说明
jmp label	跳转	无条件跳转
call label	函数调用	将返回地址压栈后跳转到目标函数
ret	函数返回	从栈顶弹出返回地址并跳回
nop	空操作	不执行实际操作，常用于对齐或补丁

6. 栈操作

指令	类型	简要说明
push src	栈操作	将操作数压入栈顶
pop dest	栈操作	从栈顶弹出数据到目标操作数

7. 条件跳转

指令	条件	常见含义
je label / jz label	ZF = 1	相等 / 结果为 0 时跳转
jne label / jnz label	ZF = 0	不相等 / 结果非 0 时跳转
ja label	CF=0 且 ZF=0	无符号大于
jae label	CF=0	无符号大于等于
jb label	CF=1	无符号小于
jbe label	CF=1 或 ZF=1	无符号小于等于
jg label	ZF=0 且 SF=OF	有符号大于
jge label	SF=OF	有符号大于等于
jl label	SF≠OF	有符号小于
jle label	ZF=1 或 SF≠OF	有符号小于等于

常见函数栈帧

push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 0x20
... 函数体 ...
mov rsp, rbp
pop rbp
ret

含义

1. push rbp

   • 保存旧的栈帧基址

2. mov rbp, rsp

   • 建立新的栈帧

3. sub rsp, 0x20

   • 为局部变量分配栈空间

4. mov rsp, rbp

   • 恢复栈顶指针，准备返回

5. pop rbp

   • 恢复栈顶指针和旧的栈帧基址，准备返回

6. ret

   • 从栈顶弹出返回地址并跳回