C代码分析

Question

下面是我在64位linux机器上编写的函数。

void myfunc(unsigned char* arr) //array of 8 bytes is passed by reference
{
   unsigned long a = 0; //8 bytes
   unsigned char* LL = (unsigned char*) &a;

   LL[0] = arr[6];
   LL[1] = arr[3];
   LL[2] = arr[1];
   LL[3] = arr[7];
   LL[4] = arr[5];
   LL[5] = arr[4];
   LL[6] = arr[0];
   LL[7] = arr[2];
}

现在我的问题是：

1. 变量'a‘会被存储在寄存器中，这样就不会从RAM或chache中一次又一次地访问它了吗？
2. 在64位架构上工作时，我是否应该假设“arr”数组将存储在寄存器中，因为函数参数存储在64位arch中的寄存器中？
3. 指针类型转换的效率有多高？我猜这应该是低效的吗？

任何帮助都是徒劳无功。

问候

Answer 1

1. a不能存储在寄存器中，因为您已经获取了它的地址。(valdo正确地指出，真正聪明的编译器可以将数组访问优化为位操作，并将a保留在寄存器中，但我从未见过编译器这样做，我不确定它最终会变得更快)。
2. arr (指针本身)存储在寄存器中(%edi，在amd64上)。数组的内容在内存中。
3. 指针类型转换本身通常根本不生成任何代码。但是，使用类型转换做一些愚蠢的事情可能会导致非常低效率的代码，甚至导致行为未定义的代码。

看起来，您正在尝试改变数组中的字节，然后将它们推入一个数字中，而您的示例生成的机器代码对此并没有太大的影响。David建议使用shift和掩码操作是好的(如果您的代码需要在大端机器上运行的话，这也可以避免问题)，还有SSE向量置换指令，但我听说使用它们有点麻烦。

顺便说一句，您应该将示例函数的返回类型设置为unsigned long，并将return a;放在最末尾；然后您可以使用gcc -O2 -S，并查看从编译中得到的确切结果。不改变返回a，GCC将愉快地优化整个身体的功能，因为它没有外部可见的副作用。

Answer 2

您可能会更好地使用显式shift和掩码指令来实现这一点，而不是使用数组索引。

数组操作将使编译器更难使用寄存器，因为通常不会有诸如“从寄存器A的第3字节加载8位”之类的指令。(优化的编译器可能会发现，使用移位/掩码可以做到这一点，但我不确定这有多大的可能性)。

Answer 3

1. 关于变量a是否将存储在寄存器中的问题是一个优化问题。因为没有volatile修饰符，所以智能编译器会这样做。
2. 这是个电话会议的问题。如果按照约定，在寄存器中传输单个指针参数，那么arr也是如此。
3. 指针类型转换不是CPU解释的操作。没有为它生成代码。这只是编译器的信息，你的意思是什么。

(实际上有时转换确实会产生额外的代码，但这与多重继承和多态有关)