Коли ключове слово зареєструвати насправді корисно в C?

Мене плутає використання registerключового слова у C. Зазвичай кажуть, що його використання не потрібне, як у цьому питанні про stackoverflow .

Чи є це ключове слово абсолютно зайвим у С завдяки сучасним компіляторам чи є ситуації, коли вони все ще можуть бути корисними? Якщо так, то в яких ситуаціях registerкорисне використання ключового слова?

Це не зайве з точки зору мови, це просто те, що використовуючи його, ви говорите компілятору, ви б "вважали за краще" мати змінну, що зберігається в регістрі. Однак існує абсолютно нульова гарантія, що це дійсно станеться під час виконання.

Як уже згадувалося, оптимізатори компілятора, по суті, роблять registerключове слово застарілим для інших цілей, ніж запобігання збитку. Однак є цілі бази кодів, складені з відключеною оптимізацією ( -O0в gcc-говорінні ). Для такого коду registerключове слово може мати великий ефект. Зокрема, змінні, які в іншому випадку отримали б слот на стеку (тобто всі параметри функції та автоматичні змінні), можуть бути розміщені безпосередньо в реєстрі, якщо вони оголошені за допомогою registerключового слова.

Ось приклад із реального світу: припустимо, що деякі пошукові бази даних відбулися і що код пошуку вклав отриманий кордон у структуру C. Крім того, припустимо, що деякий підмножина цієї структури С потрібно скопіювати в іншу структуру - можливо, ця друга структура є записом кешу, який представляє метадані, що зберігаються в базі даних, які через обмеження пам'яті кешують лише підмножину кожного запису метаданих як збереженого в базі даних.

З огляду на функцію, яка приймає вказівник на кожен тип структури і єдиним завданням якого є копіювання деяких членів з початкової структури в другу структуру: змінні вказівника struct будуть жити в стеку. Оскільки призначення відбувається від одного члена структури до іншого, адреси структури для кожного завдання завантажуватимуться в реєстр, щоб забезпечити доступ членів структури, які копіюються. Якщо вказівники на структуру повинні бути оголошені за допомогою registerключового слова, адреси структур залишатимуться в регістрах, фактично вирізаючи інструкції для завантаження адреси в реєстр для кожного завдання.

Знову ж таки, пам’ятайте, що вищеописаний опис стосується неоптимізованого коду.

Ви в основному говорите компілятору, що не будете приймати адресу змінної, і компілятор може ніби потім зробити подальші оптимізації. Наскільки мені відомо, сучасні компілятори цілком здатні визначити, чи можна / слід зберігати змінну в реєстрі чи ні.

Приклад:

int main(){
        int* ptr;
        int a;
        register int b;
        ptr = &a;
        ptr = &b; //this won't compile
        return 0;
} 

У 16-бітові комп'ютерні дні часто потрібно було декілька регістрів, щоб виконати 32-бітні множення та ділення. Оскільки одиниці з плаваючою комою були включені в мікросхеми, а потім 64-розрядна архітектура «перейняла», і ширина регістрів, і кількість їх розширилися. Це врешті-решт призводить до повної реконструкції процесора. Див. Реєстрація файлів у Вікіпедії.

Коротше кажучи, вам знадобиться трохи часу, щоб зрозуміти, що насправді відбувається, якщо ви знаходитесь на 64-бітному чіпі X86 або ARM. Якщо ви користуєтеся 16-бітним вбудованим процесором, це насправді може отримати щось. Однак більшість маленьких вбудованих мікросхем не мають критичного часу - ваша мікрохвильова піч може відбирати ваш сенсорний панель 10000 разів на секунду - нічого, що напружує процесор 4 МГц.

Для того, щоб встановити, чи має ключове слово регістр якесь значення, крихітні приклади кодів не роблять. Ось с-код, який підказує мені, ключове слово регістр все ще має значення. Але це може бути інакше з GCC в Linux, я не знаю. Чи буде зареєстровано int k & l, буде збережено в регістрі процесора чи ні? Користувачі Linux (особливо) повинні компілювати з GCC та оптимізацією. З Borland bcc32 ключове слово регістр, як видається, функціонує (у цьому прикладі), оскільки & -operator надає коди помилок для реєстрованих цілих чисел. ПРИМІТКА! ЦЕ НЕ так у крихітному прикладі з Borland на Windows! Для того, щоб реально побачити, що оптимізує компілятор чи ні, він повинен бути більш ніж крихітним прикладом. Порожні петлі не робитимуть! Тим не менше - якщо адресу МОЖНА читати за допомогою & -operator, змінна не зберігається в регістрі процесора. Але якщо заявлену змінну реєстру неможливо прочитати (викликаючи код помилки при компіляції) - я повинен припустити, що ключове слово регістр насправді ставить змінну в регістр процесора. Це може відрізнятися на різних платформах, я не знаю. (Якщо вона спрацьовує, кількість оголошень "тиків" буде значно нижчою за декларацією регістра.

/* reg_or_not.c */  

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib> //not requiered for Linux
#define LAPSb 50
#define LAPS 50000
#define MAXb 50
#define MAX 50000


int main (void)
{
/* 20 ints and 2 register ints */   

register int k,l;
int a,aa,b,bb,c,cc,d,dd,e,ee,f,ff,g,gg,h,hh,i,ii,j,jj;


/* measure some ticks also */  

clock_t start_1,start_2; 
clock_t finish_1,finish_2;
long tmp; //just for the workload 


/* pointer declarations of all ints */

int *ap, *aap, *bp, *bbp, *cp, *ccp, *dp, *ddp, *ep, *eep;
int *fp, *ffp, *gp, *ggp, *hp, *hhp, *ip, *iip, *jp, *jjp;
int *kp,*lp;

/* end of declarations */
/* read memory addresses, if possible - which can't be done in a CPU-register */     

ap=&a; aap=&aa; bp=&b; bbp=&bb;
cp=&c; ccp=&cc; dp=&d; ddp=&dd;
ep=&e; eep=&ee; fp=&f; ffp=&ff;
gp=&g; ggp=&gg; hp=&h; hhp=&hh;
ip=&i; iip=&ii; jp=&j; jjp=&jj;

//kp=&k;  //won't compile if k is stored in a CPU register  
//lp=&l;  //same - but try both ways !


/* what address , isn't the issue in this case - but if stored in memory    some "crazy" number will be shown, whilst CPU-registers can't be read */

printf("Address a aa: %u     %u\n",a,aa);
printf("Address b bb: %u     %u\n",b,bb);
printf("Address c cc: %u     %u\n",c,cc);
printf("Address d dd: %u     %u\n",d,dd);
printf("Address e ee: %u     %u\n",e,ee);
printf("Address f ff: %u     %u\n",f,ff);
printf("Address g gg: %u     %u\n",g,gg);
printf("Address h hh: %u     %u\n",h,hh);
printf("Address i ii: %u     %u\n",i,ii);
printf("Address j jj: %u     %u\n\n",j,jj);

//printf("Address k:  %u \n",k); //no reason to try "k" actually is in a CPU-register 
//printf("Address l:  %u \n",l); 


start_2=clock(); //just for fun      

/* to ensure workload */
for (a=1;a<LAPSb;a++) {for (aa=0;aa<MAXb;aa++);{tmp+=aa/a;}}
for (b=1;b<LAPSb;b++) {for (bb=0;bb<MAXb;bb++);{tmp+=aa/a;}}
for (a=1;c<LAPSb;c++) {for (cc=0;cc<MAXb;cc++);{tmp+=bb/b;}}
for (d=1;d<LAPSb;d++) {for (dd=0;dd<MAXb;dd++);{tmp+=cc/c;}}
for (e=1;e<LAPSb;e++) {for (ee=0;ee<MAXb;ee++);{tmp+=dd/d;}}
for (f=1;f<LAPSb;f++) {for (ff=0;ff<MAXb;ff++);{tmp+=ee/e;}}
for (g=1;g<LAPSb;g++) {for (gg=0;gg<MAXb;gg++);{tmp+=ff/f;}}
for (h=1;h<LAPSb;h++) {for (hh=0;hh<MAXb;hh++);{tmp+=hh/h;}}
for (jj=1;jj<LAPSb;jj++) {for (ii=0;ii<MAXb;ii++);{tmp+=ii/jj;}}

start_1=clock(); //see following printf
for (i=0;i<LAPS;i++) {for (j=0;j<MAX;j++);{tmp+=j/i;}} /* same double   loop - in supposed memory */
finish_1=clock(); //see following printf

printf ("Memory: %ld ticks\n\n", finish_1 - start_1); //ticks for memory

start_1=clock(); //see following printf
for (k=0;k<LAPS;k++) {for (l=0;l<MAX;l++);{tmp+=l/k;}}  /* same double       loop - in supposed register*/
finish_1=clock(); //see following printf     

printf ("Register: %ld ticks\n\n", finish_1 - start_1); //ticks for CPU register (?) any difference ?   

finish_2=clock();

printf ("Total: %ld ticks\n\n", finish_2 - start_2); //really for fun only           

system("PAUSE"); //only requiered for Windows, so the CMD-window doesn't vanish     

return 0;

}