深入解析C語言關鍵字register：基礎介紹與實際應用分析
更新時間：2024-12-22 16:59:59作者：佚名
1、嘮叨（聽聽文章配上音樂效果更好）
今天文章一開始，我就為大家挑選一首非常經典的歌曲。喜歡《仙劍》的朋友聽到這首音樂，腦海中可能會閃現出另外一個場景。你可以感覺到！今天我就一步步講解C語言關鍵字寄存器。可能你在日常的項目開發中不太會用到這個關鍵字。他們中的大多數人都是從書籍和文獻中知道的。估計有的朋友根本沒有打過這個關鍵字。關鍵詞。哈哈，作者在之前的文章中一直提到“存在即合理”的觀點。這也是讓我在生活和學習中始終充滿好奇心的指導思想。好了，廢話不多說，進入今天的正題。筆者將通過實驗現象來幫助大家理解和分析這個關鍵詞：
2. 注冊基本介紹
注冊字面意思是注冊。 C語言中用this關鍵字修飾表示該變量被頻繁使用，如局部變量定義：register int Var = 0;，建議將變量放在寄存器中進行操作。以提高速度。 CPU在運行時需要從外界讀取數據。數據來源主要來自： 1）寄存器； 2）現金； 3）記憶。然而CPU訪問內存時，大部分數據都要經過寄存器。但這種方式與直接訪問寄存器相比，增加了數據訪問的時間。在我們上一篇文章中，我們說過局部變量存在于棧中，棧存在于內存中。如果我們可以將變量放入寄存器中，不是可以加快訪問速度嗎？
但使用register關鍵字時需要注意以下幾點：
1）我們都知道&符號的意思是獲取內存地址，所以由于是用寄存器修改的，所以一般不能使用該符號進行訪問。
2）前面我們提到了C語言中各種數據的存儲方式。例如，全局變量或靜態變量在內存中具有特定的地址。那么可以用register修改嗎？肯定不能修改，那么什么變量可以用this關鍵字修改呢？答案是局部變量。在上一篇文章中我也提到過，局部變量在函數運行過程中會自動分配在棧上，而棧也在內存中。為什么可以分配到寄存器中呢？ （哈哈，這三個問題讓我很困惑！）
如上圖所示，局部變量的生命周期很短，寄存器不會一直被占用。不過，函數1使用完之后，就可以被函數2使用了，這樣就大大提高了運行速度。
3）我們都知道芯片內部的寄存器是有限的，并且每個寄存器都有特定的功能。我們可以用來存儲變量的并不多，更何況并不是所有類型的變量都可以存儲在寄存器中。使用，這個需要根據具體的芯片來確定，比如浮點數在大多數芯片中是不能放在寄存器中進行讀寫的，所以寄存器只是告訴編譯器該變量會被頻繁使用。建議放在寄存器中進行讀寫。至于是否存儲，編譯器必須自己決定，所以有時編譯會忽略這個關鍵字。
好吧，有一些注意事項可能需要用例子來解釋。光在這里談論它們是沒有用的。讓我們做一些實驗。
3.實驗現象看套準效果
我寫了一個簡單的測試程序，就是我們學習編程最先用到的循環延遲。我們通過register關鍵字修改和不修改局部變量來獲取程序運行時間。 （使用Dev_C++運行程序）
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/*************************************
* Fuction: 測試register
* Author : (公眾號:最后一個bug)
************************************/
int main(int argc, char *argv[]) {
//register long cnt = 0;
long cnt = 0;
int timer = 0;
for(cnt = 0;cnt < 100000000;cnt++)
{
timer++;
}
printf("歡迎關注公眾號:最后一個bug!");
return 0;
}
不修改寄存器的情況下register是什么意思？怎么讀網校頭條，大約運行3次的時間：
使用寄存器修改三倍的大概運行時間：
簡單分析一下：以上結果僅供對比（筆者運行程序所用的電腦仍然是大學時使用的電腦，雖然更換了固態和內存模塊，但畢竟還是古董）。可見，使用寄存器確實可以縮短程序執行時間。到時候有些朋友就會問了。前面說過，register只建議放在一個用于讀寫的寄存器中。那么如何判斷程序是否已經放入寄存器來運行程序呢？答案就是三個字------“看程序的匯編”！ ！
4.如何在Dev_C++中查看C程序的匯編
這里簡單介紹一下Dev_C++的程序集查看功能，主要是為后面的知識講解做鋪墊。同時，最近我發現很多朋友還在使用VC++學習，也遇到了很多安裝和系統兼容性問題。筆者覺得如果只是為了學習，可以安裝Dev_C++軟件進行練習。同時，安裝包較小，安裝過程也非常方便。
Dev_C++的基礎教程可以在網上搜索學習。這里筆者簡單講一下如何調試和查看代碼匯編？為了方便大家驗證結果。
1）在代碼行號前面放置一個端點，然后點擊左下角的“調試”，進入調試狀態。
2) 進入調試模式，調試選項卡中的所有按鈕均被激活。點擊ViewCPUwindows，彈出對應的匯編語言窗口。同時，單擊“下一條指令”，執行一條匯編指令。其他按鈕的功能和我們的大致相同。正常的調試功能類似。大家可以去網上搜索了解一下，這里不再贅述。
5、判斷注冊是否有效？
上面已經鋪好了。要判斷寄存器是否有效，只需檢查相應的匯編代碼即可。如果我們從寄存器中讀寫被寄存器修改的變量，就說明編譯器已經對其進行了優化。如果仍然是來自相應的內存值，編譯器不會優化。我們簡單看一下修改和不修改的結果。
1) 使用寄存器修改的匯編語句：
分析：我們看到C語言中的cnt++在右邊的匯編中變成了add ebx,0x1；這說明cnt確實是放入寄存器中使用的。
2）不修改寄存器的匯編語句：
分析一下：我們可以看到，這里的cnt++取的是esp+0x1c地址所在內存的值，進行自增操作，這樣我們最終就得到了上面的程序運行時間，顯然是慢了一些。
這里補充一些知識：正在學習ARM的朋友應該知道，ARM中傳遞的函數參數大部分都是通過r0~r1寄存器來操作的，更多的其他參數是通過棧傳遞的，所以我們有時通過盡量不要輸入更多超過4個參數，這樣就可以在寄存器中完成更多的處理，提高程序的效率。我在這里簡單提一下。我會發表一篇關于如何提高程序效率的文章供大家閱讀。
6. 最后總結
你應該感覺寄存器本身其實很簡單。根本沒什么可說的。但由于它有一定的模糊性，所以會有人確認。不過，在確認的過程中，你其實學到的不僅僅是這個關鍵字register是什么意思？怎么讀，還有很多額外的知識，比如程序的運行、編譯處理器的處理等等，知識都是相互關聯的，所以筆者經常檢查他的自己的知識體系，尋找并填補空白。然而，現代編譯器往往不使用register關鍵字，編譯器會根據代碼自動優化。處理，但是如果你想按照自己的想法來優化程序，你還是需要了解清楚。
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