x64 暫存器速查表

本文匯總 x64 架構下最核心的暫存器狀態與 ABI 約定。

暫存器

x64 暫存器完美向下相容。寫入低 32 位 (如 MOV EAX, 1) 會自動清零高 32 位；但寫入 8/16 位則保留高位數據。

通用暫存器 (GPRs) 速查表

64-bit	32-bit	16-bit	8-bit	用途 (System V / 通用)	易失性
RAX	EAX	AX	AL	返回值 / 累加器	Caller Saved
RBX	EBX	BX	BL	基址 / 通用數據	Callee Saved
RCX	ECX	CX	CL	循環計數 / 第4參數	Caller Saved
RDX	EDX	DX	DL	I/O / 乘除法 / 第3參數	Caller Saved
RSI	ESI	SI	SIL	源地址 / 第2參數	Caller Saved
RDI	EDI	DI	DIL	目的地址 / 第1參數	Caller Saved
RBP	EBP	BP	BPL	棧底指針 (Base Ptr)	Callee Saved
RSP	ESP	SP	SPL	棧頂指針 (Stack Ptr)	Callee Saved
R8	R8D	R8W	R8B	第5參數	Caller Saved
R9	R9D	R9W	R9B	第6參數	Caller Saved
R10	R10D	R10W	R10B	臨時暫存器 (Static Chain)	Caller Saved
R11	R11D	R11W	R11B	臨時 / 連結暫存器	Caller Saved
R12-R15	RxxD	RxxW	RxxB	通用數據儲存	Callee Saved

關鍵術語：

• Caller Saved: 調用函數前，如果還需要這些值，調用者必須自己壓棧保存。函數返回後值可能變了。
• Callee Saved: 被調用的函數必須保證在返回時，這些暫存器的值和調用前一樣（通常通過 push/pop 維護）。

函數調用約定

A. System V AMD64 ABI (Linux, macOS)

• 傳參順序 (前6個):
  RDI $\rightarrow$ RSI $\rightarrow$ RDX $\rightarrow$ RCX $\rightarrow$ R8 $\rightarrow$ R9
• 超過6個: 壓入棧 (Stack)。
• 返回值: RAX (若結果為 128 位，高位在 RDX)。
• System Call: 使用 syscall 指令，參數傳給 RAX (系統調用號), RDI, RSI, RDX, R10, R8, R9。

B. Microsoft x64 (Windows)

• 傳參順序 (前4個):
  RCX $\rightarrow$ RDX $\rightarrow$ R8 $\rightarrow$ R9
• 超過4個: 壓入棧。
• Shadow Space: 調用者必須在棧上預留 32位元組 (4個暫存器寬) 的空間，即使參數很少。
• 返回值: RAX。

關鍵狀態標誌

控制流指令 (JMP, Jcc) 的依據。

• ZF (Zero Flag): 運算結果為 0 時置位。
• SF (Sign Flag): 結果為負（最高位為1）時置位。
• OF (Overflow Flag): 有符號運算溢出時置位。
• CF (Carry Flag): 無符號運算進位/借位時置位。

浮點與 SIMD (AVX/SSE)

• XMM0 - XMM15: 128位 (Legacy SSE)。
• YMM0 - YMM15: 256位 (AVX，低 128 位映射到 XMM)。
• ZMM0 - ZMM31: 512位 (AVX-512，低 256 位映射到 YMM)。
• 參數傳遞 (System V ABI):
  • 浮點參數: 前 8 個浮點參數通過 XMM0 到 XMM7 傳遞。
  • 浮點返回: 通過 XMM0 返回。
  • 易失性: XMM0 - XMM15 通常都是 Caller-saved (易失的)。