这个 128 位整数乘法在汇编 (x86-64) 中如何工作？

我正在阅读计算机系统：程序员的视角作业是描述这个算法是如何工作的。

C函数：

void store_prod(__int128 *dest, int64_t x, int64_t y) {
    *dest = x * (__int128)y;
}

集会：

movq %rdx, %rax
cqto
movq  %rsi, %rcx
sarq  $63,  %rcx
imulq %rax, %rcx
imulq %rsi, %rdx
addq  %rdx, %rcx
mulq  %rsi
addq  %rcx, %rdx
movq  %rax, (%rdi)
movq  %rdx, 8(%rdi)
ret

我不知道为什么它会执行：xh * yl + yh * xl = value which we add after unsigned multiplication

一如既往，编译器选项很重要。该源代码与gcc -Og（针对调试进行优化）生成与您的清单非常相似的 asm（在进行完整的 128x128 => 128 位乘法之前，强制转换将两个操作数符号扩展为 128 位）。这是 C 标准所说应该发生的事情的简单实现（用于将两个操作数转换为相同类型的整数优先规则）。

如果您要谈论编译器输出，您应该始终说明哪个版本的哪个编译器以及哪个选项。或者只是发布一个链接到godbolt，就像上面那个一样。 （编辑：哎呀，源代码和 asm 来自一本没有提供该信息的书。如果那是 CS:APP 3e 的全球版本，请注意练习题充满了错误在全球版中。）

With gcc -O3 or -O2，GCC 利用了两个操作数实际上仍然只有 64 位的事实，所以单个imul足够。 （这仍然为每个输入产生相同的结果，因此仍然按照 as-if 规则实现 C 逻辑。C 没有扩展操作，因此您被迫以“低效”方式编写源代码，这取决于编译器将其转换为高效的 asm。）

The sar $63, %rcx是符号扩展的一部分rsi into rcx:rsi， 就像cqto符号扩展rax into rdx:rax。它用原始符号位的副本替换 RCX 的每一位。

这个答案的大部分已经由其他人在评论中给出，但我认为其他人没有注意到这一点gcc -Og / -O1几乎完全给出了 asm 输出。