为何用rax寄存器存储uint64_t，却未用eax等32位寄存器处理int？

C代码片段 #

#include <cstdint>
int main() {

    unsigned int i = 0x11111111;
    unsigned int j = 0xFFFFFFFF;

    uint64_t k = 0xFFFFFFFF11111111;
}

对应的汇编代码 #

0000000140001000  sub         rsp,18h  
0000000140001004  mov         dword ptr [rsp],11111111h  
000000014000100B  mov         dword ptr [rsp+4],0FFFFFFFFh  
0000000140001013  mov         rax,0FFFFFFFF11111111h  
000000014000101D  mov         qword ptr [rsp+8],rax  
0000000140001022  xor         eax,eax  
0000000140001024  add         rsp,18h  
0000000140001028  ret

问题 #

观察到代码中使用rax寄存器承载uint64_t类型的值，但对于unsigned int类型的变量，并未使用eax等32位寄存器处理，而是直接将值存入栈中。请问为何处理8字节类型时使用对应长度的寄存器，处理4字节类型时却不使用对应长度的寄存器？

解答 #

这本质是x86-64指令集的特性和编译器代码大小优化共同作用的结果：

• 对于32位无符号整数，x86-64支持直接将32位立即数写入内存的单条指令，比如mov dword ptr [rsp],11111111h。这条指令长度短、执行效率高，没必要多绕一步先把值放进eax寄存器再存到栈里——那样反而会多一条指令，增加代码体积。
• 对于64位无符号整数，x86-64的指令集没有直接将64位立即数写入内存的指令，只能先通过mov rax,0FFFFFFFF11111111h把64位立即数加载到64位寄存器rax中，再用mov qword ptr [rsp+8],rax将寄存器里的值转存到栈内存。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者rand_program