C语言中register变量（数据类型：register）的概念是什么？

Question

我想了解一下寄存器变量在C程序可执行文件中的处理方式，即在嵌入式系统和X86桌面PC中的确切位置（或寄存器）存储位置是什么？

你认为这种观点怎么样？（如果我错了，请纠正我）

假设我们在一个函数中声明/初始化了一个'int'数据类型的变量。通常它会进入堆栈段，并且只有在调用者调用包含局部变量的被调用者时，在该部分才会存在。但是，如果我们将上述局部变量声明为'register int'，那么它也将进入堆栈段。但是运行时，由于'register'关键字造成的额外编译器插入代码，处理器将该局部变量从堆栈放入其通用寄存器位置，并从那里快速访问相同的变量。

它们之间唯一的区别在于运行时访问，它们之间没有内存加载差异。

__Kanu

- Renjith G

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如果编译器选择将其放入寄存器中，它可能会选择“最佳”寄存器（假定该寄存器从现在起将被用于其他事情的时间最长）。 - TofuBeer

意思是编译器应该精确地知道寄存器地址，并在加载可执行文件时进入该寄存器集，对吗？ - Renjith G

从我所知道的所有汇编语言（已经很长时间了），是的，编译器在编译时生成它。从程序员的角度来看，你不应该关心它在哪里。 - TofuBeer

根据我的理解（如果我错了请纠正），编译器只依赖于目标架构，对吗？ - Renjith G

这个回答解决了你的问题吗？在C语言中，“register”关键字是什么意思？ - Sankalp

Answer 1

register 关键字在 C 语言中（现在已经很少使用了）只是向编译器提示，可能将变量保存在寄存器中以便更快地访问。

编译器有权忽略此提示，并根据最佳方式进行优化。

由于现代编译器比人类更擅长理解用法和速度，因此现代编译器通常会忽略 register 关键字，在某些情况下，实际上可能会减慢执行速度。

- abelenky

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“为了更快地访问，将变量保存在寄存器中可能很有用。” 它占用哪个寄存器内存（通用寄存器/高速缓存/暂存器/RAM/？）？ - Renjith G

请注意，如果你使用 register 关键字声明一个变量，那么就不能再获取该变量的地址。 - Brian Hooper

@Renjith： "register" 仅指 CPU 寄存器（通常命名为 AX、BX、ES 等），而不是缓存、RAM、L1、L2 或其他你提到的任何东西。我们只谈论最终、最低级别的 CPU 寄存器。 - abelenky

在X86机器上，C程序中允许的寄存器变量声明的最大数量是多少？OK。好的。 - Renjith G

@Renjith：没有限制。寄存器只是编译器的提示，而不是指令。您可以“建议”将数十个或数百个变量存储在寄存器中。编译器将无法满足您所有的请求，只能尽力挑选一些。 - abelenky

其实，你第一次说的是对的：现代编译器会忽略所有的寄存器请求，并自行选择。 - MSalters

Answer 2

来自K&R C：

寄存器变量建议编译器使用频繁的变量。这个想法是将寄存器变量放在机器寄存器中，这可能会导致程序更小、更快。但编译器可以忽略这个建议。

无论变量是否实际放置在寄存器中，都不可能获取寄存器变量的地址。

因此，

register int x;
int *y = &x; // is illegal  

因此，您必须权衡无法获取寄存器变量地址的弊端。

- user191776

Answer 3

除了加密的答案（我投票支持）之外，只需看到关键字的名称register就可以将其视为历史上的误称。它与你在课堂上学习von Neumann处理器模型时学到的寄存器没有太多关系，而只是向编译器暗示该变量不需要地址。

在现代计算机上，一个无地址变量可以通过不同的方式实现（例如，立即汇编操作符），或者完全优化掉。将变量标记为register可以是编译器的有用优化提示，也是程序员的有用纪律。

- Jens Gustedt

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+1：更多信息请参见此处：http://gustedt.wordpress.com/2010/08/17/a-common-misconsception-the-register-keyword/ - Matt Joiner

Answer 4

当编译器将其内部代码与后端转换为目标处理器的机器/汇编代码时，它会在创建代码时跟踪生成指令的寄存器。当需要分配一个寄存器来加载或跟踪变量时，如果有未使用的工作变量，则将其标记为已使用，并使用该寄存器生成指令。但是，如果所有工作寄存器都有内容，那么通常会将其中一个寄存器的内容驱逐到其他地方，例如全局内存或堆栈（如果该变量有一个位置）。编译器可能对此决策聪明也可能不聪明，并且可能会驱逐高度使用的变量。通过使用寄存器关键字，取决于编译器，您可以影响该决策，它可能选择将寄存器关键字变量保留在寄存器中，并根据需要将非寄存器关键字变量驱逐到内存中。

- old_timer

Answer 5

在嵌入式系统和X86机器（桌面PC上可执行的C程序）中，确切存储在哪个位置（或寄存器）是不确定的，需要打开汇编输出进行检查，但由于编译器选择的不同，结果可能会有所偏移。检查汇编代码对于教育目的是一个好主意。

如果您需要精确读写特定的寄存器，应编写内联汇编或链接汇编模块。

通常，在使用标准的C编译器进行x86/amd64编译（如gcc、icc、cl）时，可以合理地假设编译器会为大多数目的进行足够的优化。

然而，如果您使用的是非标准编译器，例如为新嵌入式系统设计的编译器，则最好考虑手动优化。如果架构是新的，则还应考虑手动优化。

- Paul Nathan