為什么可以在ARMv8上使用xzr寄存器而不是文字0？

Question

我正在閱讀來自ARM的SVE白皮書 ，並遇到了一些令我感到奇怪的事情（在非SVE示例中）：

mov x8, xzr

我不知道這個xzr寄存器是什么，所以我xzr了一下，發現ARM的一些內容 ，說它在很多情況下都是零的同義詞。

所以看起來x8被初始化為零，這是有道理的，因為它是在一個循環之前執行的，其中x8被用作循環計數器。

我不明白的是，為什么不使用文字0代替xzr ？ 例如：

mov x8, 0

總而言之，我的問題是：為什么可以在這里使用xzr寄存器而不是文字0 ？

Answer 1

我認為mov x8, xzr vs mov x8, #0比較是一個紅色的鯡魚。

正如@ old_timer的回答所示，沒有編碼增益，很可能（雖然我沒有檢查）很少或沒有管道性能增益。

然而， xzr給我們的是 - 除了xzr的答案之外的虛擬寄存器 - 是訪問零值操作數而無需加載和占用實際寄存器 。 這具有一個較少指令的雙重好處，並且還有一個寄存器可用於保存“真實”數據。

我認為這是一個重要的特征， OP中提到的原始“來自ARM的一些內容”忽略了指出。

這就是我的意思是mov x8, xzr vs mov x8, #0是一個紅色的鯡魚。 如果我們將x8零以便隨后修改它，那么使用xzr或#0是非常隨意的（盡管我傾向於贊成#0更為明顯）。 但是，如果我們歸零x8 ，以提供一個零操作數后續指令純粹，那么，我們會更好用-如果允許- xzr而不是x8作為該指令的操作數，而不是零x8的。

Answer 2

mov x8,xzr
mov x8,#0
mov x8,0

產生

0000000000000000 <.text>:
   0:   aa1f03e8    mov x8, xzr
   4:   d2800008    mov x8, #0x0                    // #0
   8:   d2800008    mov x8, #0x0                    // #0

除了它允許立即沒有英鎊符號之外，沒有其他真正的驚喜。 這不是一個指令大小問題（同樣毫不奇怪，x86例如xor rax，rax比mov rax便宜，0），也許有一個管道性能增益（盡管流行的信念指令需要多個時鍾開始完成） 。

最有可能是個人偏好的事情，我們有這樣的酷mips，如總是零注冊的東西，讓我們只是為了好玩。

Answer 3

這兩條指令應該是相同的 - 在效果和預期性能方面。

它們實際上都是更多通用指令的別名 。

mov x8, 0 orr x8, xzr, 0被編碼為orr x8, xzr, 0

mov x8, xzr編碼為orr x8, xzr, xzr

別名很有用，因為它們使ASM更具可讀性。

第二種編碼說明了為什么使用零寄存器xzr會很有用。 因為我們知道xzr總是為零，所以我們可以重用mov的orr指令。 沒有它， mov將需要不同的編碼，因此會浪費編碼空間。

Answer 4

這個答案對OP來說並非“四肢着地”。

XZR可用於丟棄結果; 例如，“ldr xzr，[sp]，16”。 見下面的GDB

0x7fffffef40:   0x00000000      0x00000000      0x00400498      0x00000000
0x7fffffef50:   0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
              ldr x0,=0xdead
(gdb)
              ldr x1,=0xc0de
(gdb)
              stp x0, x1, [sp, #-16]!
(gdb) x/8x $sp
0x7fffffef30:   0x0000dead      0x00000000      0x0000c0de      0x00000000
0x7fffffef40:   0x00000000      0x00000000      0x00400498      0x00000000

              ldr xzr, [sp], #16
(gdb) x/8x $sp
0x7fffffef40:   0x00000000      0x00000000      0x00400498      0x00000000
0x7fffffef50:   0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000

還要記住，在ARMv8中，堆棧應該是四字對齊或SP mod 16 = 0.所以你可以使用XZR中的一個“推”或“彈出”對寄存器。

stp x1, xzr, [sp, #-16]!

ldp x10, xzr, [sp], #16

Answer 5

TL; DR

它需要多條指令才能將64位字面值加載到寄存器中，但只需要使用zxr將一條指令設置為0。 因此代碼更短更快。

---

要將文字移動到寄存器，您可以使用MOVL指令，從臂參考中查看：

MOVL偽指令

加載一個寄存器：

 A 32-bit or 64-bit immediate value. Any address. 

MOVL生成兩個或四個指令......一個MOV，MOVK對。

因此，將文字加載到寄存器中是一個多步驟的過程。 如果您只想清除寄存器，那么他們就有了快捷方式。 zxr是一個始終讀為零的偽寄存器，這是您需要的公共值，並且可以在單個指令中將寄存器移動到寄存器。

在Microchip組裝中，它們具有類似的概念。 要將寄存器設置為文字，您可以執行以下操作：

MOVLW   10       (Move 10 to the working register) 
MOVWF   0x1234   (Move the working register to address 0x1234)

但要設置為零，他們有指令：

CLRF    0x1234   (Set 0x1234 to zero)