为什么GCC对无符号整数转double会插入mov edi, edi指令而有符号的不会？

核心原因 #

这个差异来自x86-64架构的指令行为、以及System V调用约定的共同作用，具体可以拆解为两点：

1. cvtsi2sd指令的行为特性

cvtsi2sd是整型转双精度浮点数的指令，它的源操作数长度决定了解析逻辑：

• 如果源是32位通用寄存器，会将操作数按32位有符号整数解析转换
• 如果源是64位通用寄存器，会将操作数按64位有符号整数解析转换
  32位无符号整数的最大值是2^32-1，这个值远小于64位有符号整数的最大值2^63-1，所以只要把32位无符号整数零扩展到64位，直接用64位版本的cvtsi2sd转换就能得到正确结果。

2. x86-64 System V调用约定的规则

在该调用约定下，传递小于64位的整型参数时，调用方仅会保证与参数长度匹配的低n位值正确：32位有符号参数会额外做符号扩展到64位，而32位无符号参数的高32位不会做强制清零处理，可能残留脏数据。

两个函数的处理逻辑差异 #

对于zoo(int x)

参数是32位有符号整数，直接用32位源版本的cvtsi2sd xmm0, edi就能得到正确的转换结果，不需要额外处理，所以没有多余指令。

对于foo(unsigned int x)

参数是32位无符号整数，如果直接用32位源版本的cvtsi2sd，会把最高位为1的无符号数错误识别为负数，导致结果出错。所以GCC选择用64位源版本的转换指令，这就需要先保证rdi寄存器全64位的值等于原32位无符号数的值。
而mov edi, edi这条看似冗余的指令，在x86-64架构下有特殊作用：向32位通用寄存器写入数据时，处理器会自动把该寄存器的高32位清零，所以这条指令刚好可以零扩展rdi的低32位到全64位，清除高32位的脏数据，成本仅为1字节，执行效率极高。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者konchy