为何GCC将%esi寄存器用作8字节函数参数？

你遗漏的核心知识点 #

• x86-64架构的通用寄存器操作规则：当指令向32位通用寄存器（比如%esi、%ecx）写入数据时，会自动将对应64位寄存器的高32位清零，不会保留高位原值。
• x86架构移位指令的硬限制：对于64位操作数的移位指令（比如这里的sarq），硬件只会使用移位计数寄存器%rcx的低6位，也就是说实际生效的移位次数范围是0~63，更高位的数值不会参与移位操作。
• System V AMD64调用约定规则：整型参数按顺序存放在%rdi、%rsi、%rdx等寄存器中，对于长度小于等于64位的整型参数，寄存器中超出参数长度的高位会按照参数符号属性做对应扩展，保证参数值的正确性。

为什么用%esi而非%rsi？ #

你的观察没错，第二个64位参数n确实存放在完整的64位寄存器%rsi中，但结合上述规则可以看出：

1. 移位操作实际只用到n的低6位，哪怕只读取%rsi的低32位%esi，也已经覆盖了所有合法场景下的移位计数取值范围。
2. movl %esi, %ecx是32位传送指令，编码长度比64位的movq %rsi, %rcx更短，执行效率相同，同时依靠32位写操作自动清高位的特性，最终%rcx中存储的有效移位计数值和用movq读取的结果完全一致。
   所以gcc在-Og优化级别下选择了更精简的movl写法，不需要读取完整的64位%rsi。

将movl %esi, %ecx替换为movq %rsi, %rcx会产生什么结果？ #

对于符合C语言标准的程序来说，两者运行结果完全没有区别：
C语言标准明确规定，移位操作的右操作数如果大于等于左操作数的位数、或者为负数，都属于未定义行为。也就是说正常合法的代码中，n的取值一定在0~63之间，此时不管用movl读低32位还是movq读完整64位，最终%cl中的有效移位计数完全一致，sarq的执行结果没有差别。
只有当代码故意传入不符合规范的n值触发未定义行为时，两者才可能出现不一样的运行结果，而这种场景本身就不属于合法C程序的范畴。另外替换后生成的指令长度会稍长，没有其他额外影响。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者yokino