是否可以将整个数组保存在CPU寄存器中

Question

在下面的代码中，

int main( )
{
    register int arr[4];
    /* ... */
}

是否有可能“arr”被分配在某个CPU寄存器中。 （考虑CPU有4个或更多寄存器）。

否则编译器会忽略注册数组的存储类。

Answer 1

根据我的理解，答案是是和否。

不因为，

1. 任何数组元素都必须是显式可寻址的（即，对于 16 位 uC/uP，其地址应始终位于 0x0000 到 0xFFFF 地址空间之间。）

2. CPU寄存器使用寄存器直接寻址模式访问（如mov r2,#100）。 这种寻址方式没有有效地址。 ( 即使它不被认为是一种寻址模式 )

3. 数组元素必须驻留在连续的内存位置。 （对于指针运算，使用数组的主要原因）

和是因为，

1. 编译器可以为上面的数组分配寄存器，以便我们可以对其进行一些有限的操作。 但不能使用内部使用地址进行优化的操作。

请参阅下面的代码。

int main( )
{
  register int arr[4];
  int i;

  arr[0] = 10;      /* OK */
  arr[1] = 20;      /* OK */
  arr[2] = 30;      /* OK */
  arr[3] = 40;      /* OK */

  for(i=0;i<4;i++)
    arr[i]=10;    /* Error : "address of register variable 'arr' requested" */

  return 0;
}

所以我的最终结论是，理想情况下，register存储类永远不应该与array一起使用，即使你的编译器允许。

请纠正我或提供更多意见。 :-)

Answer 2

请勿将

register

作为关键字与 CPU 寄存器混合使用。你的代码

register int arr[4];

使得

arr

完全无法访问，因为您无法获取对象的地址。基本上你唯一能用它做的就是

sizeof arr

。

Answer 3

我写了这段代码：

int foo(int x, int y)
{
    register int a[2] = {x, y};
    return a[0] + a[1];
}

并使用 Apple clang 4.0 版本使用

cc -O3 -std=c99 -S

进行编译，并生成此程序集（省略了各种调试和不相关的修饰）：

_foo:
    pushq   %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    addl    %esi, %edi
    movl    %edi, %eax
    popq    %rbp
    ret

所以，从某种意义上说，数组保存在寄存器中。然而，这更多的是优化的产物，事实上对数组的所有引用都是通过常量索引而不是由于

register

关键字。所以答案是“嗯，从理论上讲，这是可能发生的。但它几乎没有实际用处，你通常不能依赖它。”

某些处理器具有可索引寄存器，例如 ARM 处理器上的 NEON 寄存器，其中包含可以在某些指令中独立寻址（通过立即值）的多个值。我可以设想一个编译器在 NEON 寄存器中保存一小部分值并独立访问它们，前提是源代码引用可以在编译时解析为常量。

Answer 4

C89标准不允许对寄存器存储类的变量进行地址或任何类似的操作（至少我的草案不允许：3.5.1，参考注释49）。它甚至提到只有 sizeof 运算符对于这样的数组有效。 C99标准引用了6.7.1中的寄存器存储类，其中注释103声明与C89草案完全相同。

所以总而言之，寄存器存储类和数组确实不应该混合。声明本身是有效的，但从技术上讲是没有用的。

否则一般当您有疑问时，请检查反汇编列表。一些针对 8 位控制器的编译器可能会做一些令人惊讶的事情。

Answer 5

优化编译器可能会临时将它认为适合的任何数组元素分配给 CPU 寄存器，并且只在那里执行操作。

但是如果您询问是否可以强制该数组进行寄存器，那么我不知道如何做到这一点。对于单个变量（在 gcc 中），您可以使用“显式寄存器变量”（请参阅 http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Explicit-Reg-Vars.html）。