ARM64汇编05 - MOV系列指令

MOV(wide immediate)

MOV 可以将一个立即数移动到寄存器中。

.text:0000000000000834 80 46 82 D2                   MOV             X0, #0x1234             ; Keypatch modified this from:

MOV X0, #0x1234 对应的汇编代码为：80 46 82 D2

看手册可知，0x1234 的值储存在 5 - 20 位里面。

汇编指令对应的二进制为：

80 46 82 D2 ->
D2 82 46 80 ->
11010010 10000010 01000110 10000000 ->
1 10 100101 00 0001 0010 0011 0100 00000

其中最低5为都是0，所以寄存器是 X0 寄存器。

5-20 位的值分别是 4 3 2 1，刚好就是 0x1234。

这种 mov 指令还是比较常见的，但是由于指令的限制，它只能描述16位的立即数。

看另外的一个例子：

.text:0000000000000834 00 00 B0 D2                   MOV             X0, #0x80000000

MOV X0, #0x80000000 这条指令的立即数显然已经超过了16位，这又是咋回事呢？

这是 MOV 指令的另一种形式，由于 #0x80000000 这样的立即数实际的有效位数很少，所以ARM指令集对其表示做了优化。

手册里面有说到，MOV 实际上等同于 MOVZ：

而 MOVZ 是支持 shift 写法的：

MOVZ <Xd>, #<imm>{, LSL #<shift>}

所以上面的汇编实际上等同于：

MOVZ X0, #0x8000, LSL #16

汇编指令对应的二进制为：

00 00 B0 D2 ->
D2 B0 00 00 ->
11010010 10110000 00000000 00000000 ->
1 10 100101 01 1000 0000 0000 0000 00000

看其 hw 对应的位是 01，所以需要将 0x8000左移 1*16 位，得到 0x80000000。

hw 表示的是左移的位数，为 16 * （0~3）。

MOV (register)

MOV 可以将寄存器的值赋值给另一个寄存器。

Rm 与 Rd 都占据了5位，刚好可以描述所有的寄存器，MOV , 。

shift 有2位，这里固定是零值。imm6 与 Rn 也都是固定的值。

MOV 有个别名指令，ORR，它可以用到 shift，imm6，Rn的值。

看一个指令，MOV X0, X1：

E0 03 01 AA                   MOV             X0, X1

汇编指令对应的二进制为：

E0 03 01 AA ->
AA 01 03 E0 ->
10101010 00000001 00000011 11100000 ->
1 01 01010 00 0 00001 000000 11111 00000

所以，Rd 的值是 0，表示 X0 寄存器，Rm 的值是1，表示 X1 寄存器。

顺便说一下 ORR 指令：

是将寄存器中值按位做“或”操作。

ORR , , {, #}

Xm还可以做移位操作，具体移动多少位由 imm6 决定，怎么移动由 shift 决定。

MOVK

由于ARM64指令集是定长的4字节指令，这就决定了它无法在指令里面描述一个任意的数字，比如：0x123456789，这个就无法在指令中表示。

那么，当我们在程序中使用到这个数字的时候，arm64指令集是如何处理的呢？

我们写一个例子看看：

uint64_t num = 0x123456789abc;
printf("num = %llx\n", num);

查看汇编代码：

.text:00000000000008AC 81 57 93 D2                   MOV             X1, #0x9ABC
.text:00000000000008B0 00 00 00 90                   ADRP            X0, #aNumLlx@PAGE       ; "num = %llx\n"
.text:00000000000008B4 01 CF AA F2                   MOVK            X1, #0x5678,LSL#16
.text:00000000000008B8 00 00 24 91                   ADD             X0, X0, #aNumLlx@PAGEOFF ; "num = %llx\n"
.text:00000000000008BC 81 46 C2 F2                   MOVK            X1, #0x1234,LSL#32

我们只看 X1 相关的指令，它分为3个步骤：

MOV             X1, #0x9ABC
MOVK            X1, #0x5678,LSL#16
MOVK            X1, #0x1234,LSL#32

通过数据的拼接来达成目标，非常的合理。