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寄存器變量 --- 來自 http://book.51cto.com/art/200908/146367.htm

5.1.4 寄存器變量

通過前面的介紹,我們知道變量在一般情況下都是存在內(nèi)存中的。如果程序需要使用某個變量,CPU的控制器將通過一定的尋址方式從內(nèi)存中獲取值,而后再做進(jìn)一步處理。CPU的控制器從內(nèi)存中取得變量值后會將其暫存在寄存器中。通過前面的學(xué)習(xí)我們知道,寄存器就是CPU自己的"小內(nèi)存",它的特點(diǎn)是"容量小、速度快"。在正常情況下,編程語言本身是無法直接操作寄存器的。但某些時候,一些變量有可能會被頻繁地使用到,這時,頻繁地對內(nèi)存進(jìn)行存取操作就有可能耗用較多的時間;如果我們能夠有效地將CPU的寄存器利用起來,就會有效地提升程序的運(yùn)行效率。

C語言中使用關(guān)鍵字register來聲明局部變量為寄存器變量。寄存器變量的值會被存放在CPU的寄存器中,每當(dāng)需要使用它們時,CPU就可以直接使用,而無須再通過控制器從內(nèi)存中獲取。由于操作寄存器的速度遠(yuǎn)高于操作內(nèi)存,所以正確地使用寄存器變量能夠有效地提高程序運(yùn)行效率。

下面給出了一段使用寄存器變量的示例程序。

  1. #include"stdio.h"  
  2.  
  3. int fun(int n)  
  4. {  
  5.         register int sum = 0;  
  6.         for(int i = 1; i <= n; i++)  
  7.             sum += i;  
  8.         return sum;  
  9. }  
  10.  
  11. void main()  
  12. {  
  13.         int result = 0;  
  14.         result = fun(1000);  
  15.         printf("sum(1000) = %d\n", result);  

使用寄存器變量使不是真的使程序的運(yùn)行速度提高了呢?通過一個簡單的實驗就能回答這個問題,但是由于本書目前還沒有介紹到這方面的知識,所以這個實驗暫時無法進(jìn)行。如果讀者閱讀了本書的第9章,那么就可以使用第9章中所介紹的技術(shù)來實際評估一下上述程序通過使用寄存器變量而獲得的性能改進(jìn)情況到底如何。

使用寄存器變量需要注意以下一些問題。

首先,讀者必須明確只有局部自動變量和形式參數(shù)才能夠被定義為寄存器變量,全局變量和局部靜態(tài)變量都不能被定義為寄存器變量。所以,如"register static int a;"這樣的語句就是錯誤的!這很容易解釋,全局變量和局部靜態(tài)變量都被放在靜態(tài)存儲區(qū)中,而寄存器變量被放在寄存器中,一個變量當(dāng)然只能選擇兩種存放方式中的一種。

其次,一個計算機(jī)系統(tǒng)中的寄存器數(shù)量是有限的,因此不能定義任意多個寄存器變量。而且對于不同的系統(tǒng)來說,所允許使用的最大寄存器數(shù)量也是不同的。上一節(jié)中我們就介紹過,在Intel體系中CPU所具有的寄存器個數(shù)在6~16個之間,而其他體系的CPU所具有的寄存器數(shù)量可能更多。不同系統(tǒng)上的寄存器數(shù)量可能不同,所以在編程時所允許使用的寄存器數(shù)量也會不同。另外,不同系統(tǒng)對于寄存器變量的處理方式也可能不同,有的系統(tǒng)只允許將 int、char和指針型變量定義為寄存器變量,而有的系統(tǒng)則將寄存器變量當(dāng)作自動變量來看,并不真正把它們存放在寄存器中。

正如上一小節(jié)中所說的那樣,經(jīng)過多年的發(fā)展,編譯器已經(jīng)可以非常智能地進(jìn)行許多優(yōu)化工作了,特別是在程序優(yōu)化上,編譯器已經(jīng)比大多數(shù)人做得更好了。目前的編譯器在這方面也有所考慮,它們基本上可以識別出那些會被頻繁使用的變量,對于這些變量編譯器就會把它們存放在寄存器中,而不需要程序員在代碼中顯式地指定。所以寄存器變量的聲明從某種程度上來說并不是必需的,讀者僅對此有所知悉即可。這里只是想借C語言中的寄存器變量這種語法技術(shù)來證明一個事實,即操作寄存器的速度的確高于操作內(nèi)存。

posted on 2010-06-21 18:05 大龍 閱讀(431) 評論(0)  編輯 收藏 引用


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