3.4 数据传送指令

数据传送指令（mov 系列）是 x86-64 中最基础、最常用的指令，负责在寄存器与内存之间搬运数据。

mov 指令族

mov 指令有四种大小变体：

指令	大小	操作数宽度
movb	byte	1 字节
movw	word	2 字节
movl	double word / long	4 字节
movq	quad word	8 字节

基本语法

mov<size>   源操作数, 目的操作数

将源操作数的值复制到目的操作数。源操作数不变。

合法的操作数组合

源 $\to$目的	示例	说明
立即数 → 寄存器	movq $100, %rax	最常用
立即数 → 内存	movq $100, (%rdi)	立即数写入内存
寄存器 $\to$寄存器	movq %rax, %rbx	寄存器间复制
寄存器 $\to$内存	movq %rax, (%rdi)	写内存
内存 $\to$寄存器	movq (%rdi), %rax	读内存

限制：x86-64 不允许 内存到内存 的直接传送。数据从内存到内存必须经过寄存器中转。

# 错误：不能直接从内存到内存
# movq (%rdi), (%rsi)   ❌
 
# 正确：需要经过寄存器中转
movq    (%rdi), %rax       #内存 $→$寄存器
movq    %rax, (%rsi)       #寄存器 $→$内存

零扩展与符号扩展

当将较小宽度的数据传送到较大宽度时，需要扩展高位。

零扩展：movz 系列

将高位填充为 0，适用于无符号数。

指令	源大小	目的大小	示例
movzbw	1 字节	2 字节	movzbw %al, %ax
movzbl	1 字节	4 字节	movzbl %al, %eax
movzbq	1 字节	8 字节	movzbq %al, %rax
movzwl	2 字节	4 字节	movzwl %ax, %eax
movzwq	2 字节	8 字节	movzwq %ax, %rax

# 零扩展示例
movzbq  %al, %rax          # %rax = 0x00000000000000xx, xx 为 %al 的值

符号扩展：movs 系列

将高位填充为源操作数的符号位，适用于有符号数。

指令	源大小	目的大小	示例
movsbw	1 字节	2 字节	movsbw %al, %ax
movsbl	1 字节	4 字节	movsbl %al, %eax
movsbq	1 字节	8 字节	movsbq %al, %rax
movswq	2 字节	8 字节	movswq %ax, %rax
movslq	4 字节	8 字节	movslq %eax, %rax

# 符号扩展示例
# 假设 %al = 0xFF (即 -1 的 byte 表示)
movsbq  %al, %rax          # %rax = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF (即 -1)
movzbq  %al, %rax          # %rax = 0x00000000000000FF (即 255)

cltq 系列（特殊符号扩展）

指令	等效操作	说明
$	cbtw	movsbw %al, %ax
$	cwtl	movswl %ax, %eax
cwtd	movswl %ax, %eax 的同义词	—
$	cltq	movslq %eax, %rax
cqtd	movslq %eax, %rax 的同义词	—
cqto	将 %rax符号扩展到 $%rdx:%rax	quad → oct

# cltq 的典型用法
# C 语言：long a = (int)x;
movl    %edi, %eax         # 将 32 位参数放入 %eax
cltq                        # 符号扩展到 64 位 %rax

movabsq：64 位立即数

普通的 movq 只能使用 32 位有符号立即数（符号扩展到 64 位）。要加载完整的 64 位立即数，需要使用 movabsq。

movq    $0x12345678, %rax        # 合法：0x12345678 在 32 位范围内
movabsq $0x123456789ABCDEF0, %rax # 合法：完整的 64 位立即数
# movq $0x123456789ABCDEF0, %rax  # 非法：64 位立即数超出 movq 范围

实际操作示例

// C 源代码
long exchange(long *xp, long y) {
    long x = *xp;
    *xp = y;
    return x;
}

# 编译后的汇编
exchange:
    movq    (%rdi), %rax    # rax = *xp (读取旧值)
    movq    %rsi, (%rdi)    # *xp = y  (写入新值)
    ret                     # 返回 %rax

mov 指令的常见用途

1. 加载值：从内存或立即数加载到寄存器
2. 存储值：将寄存器的值写回内存
3. 寄存器清零：movl $0, %eax（或更高效的 xorl %eax, %eax）
4. 寄存器间复制：movq %rax, %rbx
5. 类型转换：通过 movz/movs 系列实现整数类型提升

相关笔记

• • mov 指令的操作数格式
• • mov 涉及的目标寄存器
• • mov 的内存寻址模式
• • 与 mov 的区别（不访存）

链接到

• 上一个知识点：3.3 内存引用
• 下一个知识点：3.5 栈操作