同一寄存器上使用xorps的目的是什么？

Question

我正在查看以下反汇编的C++代码。

    auto test2 = convert<years, weeks>(2.0);
00007FF6D6475ECC  mov         eax,16Dh  
00007FF6D6475ED1  xorps       xmm1,xmm1  
00007FF6D6475ED4  cvtsi2sd    xmm1,rax  
00007FF6D6475ED9  mulsd       xmm1,mmword ptr [__real@4000000000000000 (07FF6D64AFE38h)]  
00007FF6D6475EE1  divsd       xmm1,mmword ptr [__real@401c000000000000 (07FF6D64AFE58h)] 

我很好奇 xorps xmm1, xmm1 这条指令的作用是什么。貌似任何数与自身异或都会得到0？如果是这样，那清空寄存器的目的是什么？

注意：我的问题纯属出于好奇，我对汇编语言一窍不通。

- Nicolas Holthaus

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是的，快速将xmm1中的所有位设置为0是意图。cvtsi2sd指令只会分配0..63位。 - Hans Passant

@HansPassant 啊，这是类似于“在 x64 架构上，C++ 的 double（64 位）实际上只是单精度浮点数”的某个特征吗？我也有点想知道为什么会使用单精度乘除以处理双精度。 - Nicolas Holthaus

@NicolasHolthaus：这是一个标量64b双精度变量，它在一个可以容纳两个双精度数并排的寄存器中进行操作。(mulPd / divPd.) - Peter Cordes

Answer 1

XMM寄存器有128位，使用cvtsi2sd只会填充低64位。因此，xorps指令用于清除可能存在的垃圾值和/或依赖链，否则会影响后续操作。

基本上，你需要执行以下操作序列：

mov         eax, 16Dh       ; load 0x16D into lower 32 bits of RAX register
xorps       xmm1, xmm1      ; zero xmm1
cvtsi2sd    xmm1, rax       ; load lower 32 bits from RAX into xmm1
<do more stuff with xmm1>

在汇编语言中，清零寄存器的必要性非常频繁，特别是当只加载寄存器部分内容时，后续指令需要操作整个寄存器范围。使用 xor x, x 是一种常见的寄存器清零模式之一。

此外，更多关于为什么 xor 可能比其他替代方案（如 mov x, 0, and x, 0）更好的详细信息，请参见 这篇回答（根据评论，非常详尽和出色）。

- Zdeněk Jelínek

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使用异或清零的更微妙的原因大多适用于整数寄存器（请参见我在https://dev59.com/9VwX5IYBdhLWcg3wjwFZ 的答案），但不消耗执行单元或物理寄存器文件条目（Intel SnB-family）仍然适用。此外，对于矢量寄存器，没有 mov-immediate 形式。如果有vpbroadcastd v，imm32 就好了，但是现在还没有。你说的xorps比psubd same,same之类的更好，尽管某些CPU可能不会打破 psub 的依赖链。 - Peter Cordes

此外，在这种情况下，首先清除寄存器可能更有利于打破对 xmm1 先前值的依赖。只要代码仅使用进一步的标量指令而不是...PD（打包双精度），上64位中的垃圾不会导致减速或故障。并且每个指令都有一个标量版本（当然除了洗牌指令）。 - Peter Cordes

这两个链接只是链接到问题，我认为你想链接到一些答案。 - Puppy

@Puppy：如果你说的是我的链接：是的，我在谈论我写的答案。我链接到这个问题，因为它很短，并提供了回答所回应的上下文。此外，有时我会感到有点自大，只链接到我的答案而不是原帖的问题。顺便说一句，我认为Zdeněk选择的答案不是最好的。我在它下面留了一个评论。 - Peter Cordes

@PeterCordes 已修复 :) - Zdeněk Jelínek

谢谢 :) 现在如果所有其他重复的“为什么使用异或？”问题也链接到我的答案，更多的stackoverflow读者将获得完整的故事。(并投票支持我的技术积分总数，但老实说，在其他问题的答案中只有一半的故事，没有深入了解的提示，这才是我更烦恼的地方。例如，我最近才了解到异或可以解决部分寄存器问题。) 我已经在一些高票问题的某些地方留下了评论。 - Peter Cordes