在C ++中注册关键字

Question 1

之间有什么区别

int x=7;

和

register int x=7;

？

我正在使用C ++。

Question 2

在2010年存在的C ++中，任何使用关键字“自动”或“注册”的有效程序在语义上都将与删除了这些关键字的程序相同（除非它们出现在字符串宏或其他类似的上下文中）。从这种意义上讲，关键字对于正确编译程序毫无用处。另一方面，关键字可能在某些宏上下文中很有用，以确保对宏的不正确使用将导致编译时错误，而不是生成伪代码。

在C ++ 11和更高版本的语言中，该auto关键字被重新用作充当已初始化对象的伪类型，编译器将自动将其替换为初始化表达式的类型。因此，在C ++ 03中，声明：auto int i=(unsigned char)5;等同int i=5;于在块上下文中使用，并且auto i=(unsigned char)5;违反了约束。在C ++ 11中，与等效auto int i=(unsigned char)5;时auto i=(unsigned char)5;成为约束违例auto unsigned char i=5;。

Question 3

register 是对编译器的提示，建议编译器将该变量存储在处理器寄存器中而不是内存中（例如，而不是堆栈）。

编译器可能会也可能不会遵循该提示。

根据Herb Sutter在“没有的关键字（或其他名称的注释）”中的说法：

寄存器说明符与自动说明符具有相同的语义。

Question 4

根据Herb Sutter的说法，register“与空白完全一样有意义”，并且对C ++程序的语义没有影响。

Question 5

对于当今的编译器，可能什么也没有。最初是将变量放置在寄存器中以加快访问速度的提示，但如今大多数编译器都忽略了该提示并自行决定。

Question 6

几乎可以肯定没有。

register提示您计划使用x很多编译器，并且您认为应该将其放置在寄存器中。

但是，与普通（甚至是专家）程序员相比，编译器现在在确定应在寄存器中放置什么值方面要好得多，因此，编译器只是忽略关键字，然后执行所需的操作。

Question 7

register在C ++ 11中已弃用。它未使用并在C ++ 17中保留。

来源：http：//en.cppreference.com/w/cpp/keyword/register

Question 8

该register关键字是有用的：

内联汇编。
专业的C / C ++编程。
可缓存变量声明。

一个生产系统的示例，其中register需要关键字：

typedef unsigned long long Out;
volatile Out out,tmp;
Out register rax asm("rax");
asm volatile("rdtsc":"=A"(rax));
out=out*tmp+rax;

从C ++ 11开始不推荐使用，并且在C ++ 17中未使用和保留。

Question 9

考虑一种情况，编译器的优化器有两个变量，被迫将一个变量洒到堆栈上。碰巧两个变量对编译器的权重相同。如果没有区别，编译器将随意溢出其中一个变量。另一方面，register关键字为编译器提供了一个提示，该提示将更频繁地访问该变量。它类似于x86预取指令，但用于编译器优化程序。

显然，register提示类似于用户提供的分支概率提示，并且可以从这些概率提示中推断出来。如果编译器知道某个分支经常被使用，它将把与分支相关的变量保留在寄存器中。因此，我建议更多地关注分支提示，而不要去关注register。理想情况下，您的探查器应该以某种方式与编译器进行通信，并使您不必考虑这种细微差别。

Question 10

从gcc 9.3开始，使用进行编译-std=c++2a， register生成编译器警告，但它仍然有预期的效果，其行为同样到C的register在尊重Ofast优化标志-没有-O1编译时这个答案。但是，使用clang ++-7会导致编译器错误。因此，是的，register优化仅对没有优化-O标志的标准编译有所不同，但它们是编译器即使使用-O1也会发现的基本优化。

唯一的区别是在C ++中，您可以使用寄存器变量的地址，这意味着仅当您不使用变量的地址或其别名（创建指针）或采用引用时，才进行优化它在代码中的位置（仅在-O0上，因为引用也有一个地址，因为它是堆栈上的const指针，就像使用-Ofast进行编译时可以在堆栈外优化的指针一样，除非它们永远不会出现使用-Ofast在堆栈上，因为与指针不同，它们不能被创建volatile并且它们的地址不能被使用），否则它的行为就像您没有使用过的一样register，并且该值将存储在堆栈中。

在-O0上，另一个区别是const register在gcc C和gcc C ++上的行为不同。在gcc C上，const register其行为类似于register，因为const未在gcc上优化block-scope 。在C语言C上，register不执行任何操作，仅应用const块范围优化。在gcc C上进行了register优化，但const在大范围内没有优化。在gcc C ++上，优化register和const块范围优化结合在一起。

#include <stdio.h> //yes it's C code on C++
int main(void) {
  const register int i = 3;
  printf("%d", i);
  return 0;
}

int i = 3;：

.LC0:
  .string "%d"
main:
  push rbp
  mov rbp, rsp
  sub rsp, 16
  mov DWORD PTR [rbp-4], 3
  mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
  mov esi, eax
  mov edi, OFFSET FLAT:.LC0
  mov eax, 0
  call printf
  mov eax, 0
  leave
  ret

register int i = 3;：

.LC0:
  .string "%d"
main:
  push rbp
  mov rbp, rsp
  push rbx
  sub rsp, 8
  mov ebx, 3
  mov esi, ebx
  mov edi, OFFSET FLAT:.LC0
  mov eax, 0
  call printf
  mov eax, 0
  mov rbx, QWORD PTR [rbp-8] //callee restoration
  leave
  ret

const int i = 3;

.LC0:
  .string "%d"
main:
  push rbp
  mov rbp, rsp
  sub rsp, 16
  mov DWORD PTR [rbp-4], 3 //still saves to stack
  mov esi, 3 //immediate substitution
  mov edi, OFFSET FLAT:.LC0
  mov eax, 0
  call printf
  mov eax, 0
  leave
  ret

const register int i = 3;

.LC0:
  .string "%d"
main:
  push rbp
  mov rbp, rsp
  mov esi, 3 //loads straight into esi saving rbx push/pop and extra indirection (because C++ block-scope const is always substituted immediately into the instruction)
  mov edi, OFFSET FLAT:.LC0 // can't optimise away because printf only takes const char*
  mov eax, 0 //zeroed: https://stackoverflow.com/a/6212755/7194773
  call printf
  mov eax, 0 //default return value of main is 0
  pop rbp //nothing else pushed to stack -- more efficient than leave (rsp == rbp already)
  ret

register告诉编译器1）在这种情况下rbx，将本地变量存储在被调用方保存的寄存器中，以及2）如果从未使用过变量的地址，则优化堆栈写操作。const告诉编译器立即替换该值（而不是为其分配寄存器或从内存中加载值），并将本地变量作为默认行为写入堆栈。const register是这些勇敢的优化的结合。这是尽可能的苗条。

另外，在gcc C和C ++上，register似乎自己创建了一个堆栈上的第一个本地堆栈在堆栈上随机的16字节间隙，这不会发生const register。

但是使用-Ofast进行编译；register具有0个优化效果，因为如果可以将其放在寄存器中或立即将其保留，那么它将始终存在，如果不能，则不会存在；const仍然优化了C和C ++的负载，但是仅在文件范围内; volatile仍然强制值从堆栈中存储和加载。

.LC0:
  .string "%d"
main:
  //optimises out push and change of rbp
  sub rsp, 8 //https://stackoverflow.com/a/40344912/7194773
  mov esi, 3
  mov edi, OFFSET FLAT:.LC0
  xor eax, eax //xor 2 bytes vs 5 for mov eax, 0
  call printf
  xor eax, eax
  add rsp, 8
  ret