aarch64 架构通过 mov 和 movk 指令实现立即数装载

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对 64 位数据装载到寄存器这一操作不同架构实现不同，x86 能直接通过 mov 指令实现，而 aarch64 的 mov 指令一步只能装载 16 位，对于 64 位立即数必须分四部分进行装载，下面就是 x86 和 aarch64 对比验证过程。

x86 能够通过 mov 指令实现 64 位立即数装载到寄存器，测试过程如下，通过 mov 指令对寄存器 r9 进行赋值，然后通过嵌汇编获取 r9 的值并且打印出来。

测试用例 test_asm_x86.c：

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#include <stdio.h>

void print_r9(unsigned long long *r9) {
    __asm__ __volatile__ (
        "mov %%r9, %0"
        :"=m"(*r9)
        ::"memory");
	printf("r9 = 0x%llx\n", *r9);
}

int main()
{
  unsigned long long r9;
  __asm__("mov $0xa1b2, %r9");
  print_r9(&r9);
  __asm__("mov $0xa1b2c3d4, %r9");
  print_r9(&r9);
  __asm__("mov $0xa1b2c3d4e5f6f7f8, %r9");
  print_r9(&r9);
  return 0;
}
````

**结果为：**

r9 = 0xa1b2
r9 = 0xa1b2c3d4
r9 = 0xa1b2c3d4e5f6f7f8

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## **测试用例test_asm_aarch64.c：**

```c
#include <stdio.h>
// x19-x28 is callee-saved
void print_x19() {
    unsigned long long x19_val;
    __asm__ __volatile__(
        "mov %0, x19"
        :"=r"(x19_val)
        ::);
    printf("x19 = 0x%llx\n", x19_val);
}

int main()
{
  __asm__("mov x19, #0xaaaa");
  print_x19();
  // Error: immediate cannot be moved by a single instruction
  __asm__("mov x19, #0xbbbbaaaa");
  print_x19();
  return 0;
}
```

**编译报错：**

```
Assembler messages:
Error: immediate cannot be moved by a single instruction

报错来源于__asm__("mov x19, #0xbbbbaaaa"); 这条汇编，查阅资料发现 aarch64 不能通过 mov 指令实现超过 16 位的立即数装载，即 mov 指令不能一次将 64 位立即数装入寄存器，需要借助 movk 指令分四次装载。movk 指令意思是 move and keep，可以将一个 16 位立即数偏移存入指定寄存器，并且保留寄存器其他位的数值。

若想把 0xddddccccbbbbaaaa64 位立即数装入，则需要把立即数分割成四部分依次装载（对于 64 位指针也是这样分四次装载）：

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__asm__("mov x19, #0xaaaa");
__asm__("movk x19, #0xbbbb, lsl #16");
__asm__("movk x19, #0xcccc, lsl #32");
__asm__("movk x19, #0xdddd, lsl #48");

结果为：

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x19 = 0xaaaa
x19 = 0xbbbbaaaa
x19 = 0xccccbbbbaaaa
x19 = 0xddddccccbbbbaaaa

如果想单独装载 16 位数据到高位，可以根据 mov 规则，对立即数先进行 16、32、48 移位，然后再根据需要往对应位置装载 16 位立即数，下面四条嵌汇编都能正确执行：

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__asm__("mov x19, #0xaaaa");
__asm__("mov x19, #0xbbbb0000");
__asm__("mov x19, #0xcccc00000000");
__asm__("mov x19, #0xdddd000000000000");

能够发现，上述四条汇编只是提前进行了 lsl 移位，所以本质上是一样的。如果没有根据规定进行 16、32、48 特定的移位就会报错，比如立即数 0xbbbb000 只是把 0xbbbb 左移 12 位，此时就会报错：

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__asm__("mov x19, #0xbbbb000"); //Error: immediate cannot be moved by a single instruction