x86_64 Linux汇编如何实现栈上n个元素克隆到栈顶

先明确一个容易被忽略的常识：64位模式下，给rsp寄存器加上n * 8确实可以通过上移栈顶指针，直接“移除”栈上的n个元素——这是因为栈的生长方向是向低地址延伸，栈顶之上（高地址方向）的元素属于逻辑上已弹出的无效数据，后续栈操作会直接覆写这部分空间。但反向操作，也就是给rsp减去n * 8下移栈顶，完全没法恢复之前弹出的元素：这部分内存要么已经被后续操作覆写，要么属于未定义的可复用栈空间，读出来的值没有任何可靠性保证，绝对不能当成有效数据使用。

看给出的初始操作：

push 10
push 20

执行完这两条指令后，栈顶到栈底的有效元素序列是20、10，也就是描述的(20; 10)状态，目标是把栈调整为(20; 10; 20; 10)，相当于在现有栈顶之外再复制一份当前的两个栈元素。
首先给出明确结论：x86/x86-64指令集下，不存在“完全不使用寄存器、也不重复执行push指令”就能实现这个效果的方法。原因很简单：x86指令集不支持内存到内存的直接数据拷贝，哪怕是用字符串操作指令做批量复制，也会隐式占用rsi、rdi、rcx等通用寄存器，根本绕不开寄存器使用。

两种替代方案的选型对比 #

提到的两种可行方案没有绝对的优劣，完全取决于使用场景：

• 直接重复push立即数
  对应代码如下：

  push 10
  push 20
  push 10
  push 20
  

  这个方案的最大优势是完全不占用任何通用寄存器，在寄存器资源极度紧张的场景下适配性极好，而且指令执行效率很高。但它有个严格的使用前提：要压入的值必须是编译期就确定的常量。如果栈上存的是运行时动态计算出来的值，根本拿不到具体的立即数，这个方案完全没法用。
  如果当前场景下10和20都是固定常量，这就是最优方案。
• 先pop到寄存器再重新压栈
  对应代码示例（临时用rax、rbx存储值）：

  pop rax ; 弹出栈顶的20
  pop rbx ; 弹出下一层的10
  push rbx
  push rax
  push rbx
  push rax
  

  这个方案的优势是通用性极强，不管栈上存的是常量还是运行时生成的动态值都能正常工作。缺点是会占用和待复制元素数量相等的通用寄存器做临时存储，如果当前上下文寄存器已经被占满，使用这个方案就需要额外做寄存器的保存、恢复逻辑，会引入额外的性能开销。
  如果要复制的是运行时才能确定的动态值，这个方案是标准实现。

补充个小优化：如果要复制的栈元素数量比较多，不需要全部弹出再压回，可以直接基于rsp做偏移寻址，用寄存器做中转把旧的栈元素拷贝到新分配的栈空间里，能减少一半的push/pop操作，效率更高。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user17411100