四、函数调用包含单个参数之Double类型-mmword,movsd,mulsd,addsd指令,总结汇编的数据类型

一、汇编代码

上一节开始,讲到了很多debug编译独有的汇编方式,为了更好的区分release的编译器优化和debug的区别,从本章节开始将会提供debug和release的汇编用作对比

Debugb编译

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single_double_param:
  00000000000000A0: F2 0F 11 44 24 08  movsd       mmword ptr [rsp+8],xmm0
  00000000000000A6: 57                 push        rdi
  00000000000000A7: 48 83 EC 10        sub         rsp,10h
  00000000000000AB: 48 8B FC           mov         rdi,rsp
  00000000000000AE: B9 04 00 00 00     mov         ecx,4
  00000000000000B3: B8 CC CC CC CC     mov         eax,0CCCCCCCCh
  00000000000000B8: F3 AB              rep stos    dword ptr [rdi]
  00000000000000BA: F2 0F 10 44 24 20  movsd       xmm0,mmword ptr [rsp+20h]
  00000000000000C0: F2 0F 59 05 00 00  mulsd       xmm0,mmword ptr [__real@4004000000000000]
                    00 00
  00000000000000C8: F2 0F 58 05 00 00  addsd       xmm0,mmword ptr [__real@3ff4000000000000]
                    00 00
  00000000000000D0: 48 83 C4 10        add         rsp,10h
  00000000000000D4: 5F                 pop         rdi
  00000000000000D5: C3                 ret

Release编译

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single_double_param:
  0000000000000000: F2 0F 59 05 00 00  mulsd       xmm0,mmword ptr [__real@4004000000000000]
                    00 00
  0000000000000008: F2 0F 58 05 00 00  addsd       xmm0,mmword ptr [__real@3ff4000000000000]
                    00 00
  0000000000000010: C3                 ret

二、汇编分析

1. 栈区空间

和浮点类型类似的同样需要申请16个字节的安全空间,使用的方法也是一样的,同时在release编译中也优化掉了这一部分。详细介绍请看上一章节

复制代码
sub rsp, 10h                    ; 分配16字节栈空间
mov rdi, rsp                    ; rdi指向栈顶
mov ecx, 4                      ; 循环4次
mov eax, 0CCCCCCCCh             ; 初始化值0xCC(调试模式填充)
rep stos dword ptr [rdi]        ; 用0xCC填充栈空间(调试用)

2. Double类型在内存空间的表示

在计算机编程中,double类型(双精度浮点数)的内存空间占用和结构遵循IEEE 754标准,无论系统架构(32位或64位)或编译器类型,double类型始终占用 ​​8字节(64位)内存空间​ ​,这是IEEE 754标准对双精度浮点数的统一规定,与单精度浮点数(float,4字节)和长双精度(long double,通常16字节)形成对比。

double类型的64位内存空间划分为三个部分:

a.符号位(Sign)​​:1位

0表示正数,1表示负数

b. 指数位(Exponent)​​:11位

采用偏移表示法(偏移量1023),实际指数范围为 ​​-1022 到 1023​​,支持表示极大或极小的数值(如±10⁻³⁰⁸ 到 ±10³⁰⁸)

c. 尾数位(Mantissa)​​:52位

存储小数部分,隐含整数位1(规格化数),实际精度为 ​​53位二进制有效数字​ ​,等效约 ​​15--17位十进制有效数字

这部分的计算方式完全和float类型一致,只是不同类型的位数不同

3. mmword

MMWORD 是 ​​x86/x64 汇编语言​ ​中的一种数据类型标识符,主要用于处理 ​​64 位多媒体操作数​​,尤其在 MMX(MultiMedia eXtensions)和 SSE(Streaming SIMD Extensions)指令集中。以下是其核心要点:

a. 数据类型标识

  • MMWORD 在汇编中表示一个 ​64 位(8 字节)的多媒体数据单元​ ,与 __m64(C/C++ 中的 MMX 数据类型)等价
  • 用于明确操作数的位宽和语义,避免与普通整型混淆(如 QWORD 虽同为 64 位,但表示无符号整数)

b. 指令操作对象

常见于 MMX/SSE 指令的操作数中,例如:

复制代码
movq mm0, mmword ptr [ebx]   ; 将内存中 64 位数据加载到 MMX 寄存器 mm0

mmword ptr 修饰内存地址,指明操作数大小为 64 位

拓展:

windows x64汇编中常见的数据单位总结

一、 基础存储单位

|--------------|-----------|------------|---------------------------------|----------------------|
| 单位 | ​​位宽​ | ​​字节数​ | ​​定义​ | 典型应用​ |
| ​​bit | 1位 | 1/8字节 | 最小二进制单元(0或1) | 布尔运算、硬件标志位 |
| Byte | 6位 | 1字节 | 由8个bit组成,存储基本单元 | 字符编码(ASCII)、内存寻址最小单位 |
| Word​ | 16位 | 2字节 | 早期CPU一次处理的数据长度 | 16位系统整数运算(如8086) |
| ​​DWord​ | 32位 | 4字节 | 双字(Double Word),由2个Word组成 | 32位系统整数/指针操作 |
| QWord​ | 64位 | 8字节 | 四字(Quad Word),由4个Word或2个DWord组成 | 64位系统长整型、双精度浮点数 |

💡 ​​关键说明​​:

  • ​Word长度可变性​:在32位系统中,Word可能被定义为32位(如x86架构)
  • ​字节固定性​:1 Byte恒等于8 bit,不受架构影响

二、 多媒体拓展单位(SIMD指令集专用)

|--------------|-----------|----------|--------------|---------------------|
| 单位 | ​​位宽​ | 字节数​ | ​​对应指令集​ | ​​典型应用​ |
| MMWord​ | 64位 | 8字节 | MMX | 早期图像/音频处理(如像素块操作) |
| XMMWord​ | 128位 | 16字节 | SSE/AVX | 向量化浮点运算(如4×32位浮点并行) |

🔬 ​​技术演进​​:

  • ​MMWord​:复用FPU寄存器,操作64位整数
  • ​XMMWord​:SSE引入独立128位寄存器,支持浮点与整型并行计算

4. 逻辑运算指令

该示例中用到了movsd,mulsd,addsd三种64位的浮点数运算

|-----------|---------------|-----------|------------------------------------------------------------|-----------|
| ​​指令​ | ​​操作数格式​ | ​​功能​ | 详细介绍 | 适用场景​ |
| MOVSD | xmm_dest, src | 复制浮点数 | 将 ​​64 位双精度浮点数​​ 从源操作数(内存或 XMM 寄存器)复制到目标操作数(XMM 寄存器) | 加载/存储浮点数据 |
| MULSD | xmm_dest, src | 浮点数乘法 | 将目标 XMM 寄存器中的双精度浮点数 ​​乘以​​ 源操作数(内存或 XMM 寄存器),结果存回目标寄存器 | 标量乘法运算 |
| ADDSD | xmm_dest, src | 浮点数加法 | 将目标 XMM 寄存器中的双精度浮点数 ​​加上​​ 源操作数(内存或 XMM 寄存器),结果存回目标寄存器 | 标量加法运算 |

三、 汇编转化

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movsd mmword ptr [rsp+8], xmm0  ; 将浮点参数保存到栈[rsp+8]
push rdi                        ; 保存rdi寄存器(被调用者保存)
sub rsp, 10h                    ; 分配16字节栈空间
mov rdi, rsp                    ; rdi指向栈顶
mov ecx, 4                      ; 循环4次
mov eax, 0CCCCCCCCh             ; 初始化值0xCC(调试模式填充)
rep stos dword ptr [rdi]        ; 用0xCC填充栈空间(调试用)
movsd xmm0, mmword ptr [rsp+20h]  ; 从栈[rsp+0x20]加载参数到xmm0
mulsd xmm0, mmword ptr [__real@4004000000000000]  ; 乘以常量2.5(0x400400...)
addsd xmm0, mmword ptr [__real@3ff4000000000000]  ; 加上常量1.25(0x3ff400...)

转化成C语言

复制代码
double single_double_param(double param) {
    // 调试模式下的栈初始化(对应 rep stos 指令),release则会优化掉这部分
    volatile char debug_fill[16]; // 0xCC填充的栈空间

    // 核心计算逻辑(对应 mulsd/addsd)
    return param * 2.5 + 1.25;
}
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