x86-64汇编中如何交换二维数组的matrix[i][j]与matrix[j][i]值

前置注意事项 #

• RBX属于x86-64 System V调用约定中的被调用者保存寄存器，在函数中使用前必须压栈保存，返回前需要恢复，否则会触发调用方异常
• 现有代码的内层j循环没有每次重置j计数器（RBX）为0，第一次i循环跑完后j初始值错误，需要补充重置逻辑
• 你使用的是二级指针矩阵，寻址分两步：先取对应行的首指针，再根据列偏移取int元素，指针占8字节、int占4字节，偏移计算要对应类型长度

完整修正后的汇编代码 #

;extern void transpose_matrix_by_naive_in_asm(int **matrix, int matrixSize);
;                                                   RDI         RSI
section .text
    global transpose_matrix_by_naive_in_asm
transpose_matrix_by_naive_in_asm:
    push rbx            ; 保存被调用者寄存器RBX
    mov rax, 0          ; i = 0
loop_for_i:
    mov rbx, 0          ; 每次进入i循环重置j = 0
loop_for_j:
    cmp rax, rbx
    jl conditional_if   ; 当i<j时执行交换
return_from_if:
    inc rbx
    cmp rbx, rsi
    jne loop_for_j
    inc rax
    cmp rax, rsi
    jne loop_for_i
    
    pop rbx             ; 恢复RBX
    ret                 ; 函数返回

conditional_if:
    ; 1. 取第i行、第j行的首地址
    mov rcx, [rdi + rax*8]  ; rcx = matrix[i]，指针占8字节，所以偏移是i*8
    mov rdx, [rdi + rbx*8]  ; rdx = matrix[j]
    
    ; 2. 读取两个元素的值
    mov r8d, [rcx + rbx*4]  ; r8d = matrix[i][j]，int占4字节，列偏移是j*4
    mov r9d, [rdx + rax*4]  ; r9d = matrix[j][i]
    
    ; 3. 交换写回
    mov [rcx + rbx*4], r9d  ; matrix[i][j] = r9d
    mov [rdx + rax*4], r8d  ; matrix[j][i] = r8d
    
    jmp return_from_if

交换逻辑说明 #

二级指针矩阵的元素寻址分为两步：

1. 从一级指针数组matrix中，按行号偏移取出对应行的首指针：行号为n时，偏移量为n*8（64位指针长度为8字节）
2. 从行指针指向的int数组中，按列号偏移取出元素：列号为m时，偏移量为m*4（int长度为4字节）

交换时用两个32位通用寄存器暂存两个元素的值，再交叉写回对应地址即可完成交换。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Eduard