C++/C -assembly级问题

Question

1. 当在函数(C/C++)中使用全局变量时，它是直接从寄存器还是从堆栈中获取？
2. 为什么绑定循环(对于循环)被认为比非绑定循环具有更大的优化空间(尽管循环/做循环)？
3. 为什么返回值不如通过引用传递值那么好？

如果可能的话，请给出装配级别的描述。

Answer 1

1)全局变量是由链接器静态分配的(它可以是模块基的偏移量，但不一定是固定地址)。不过，函数通常从直接地址读取全局变量，从偏移量+堆栈指针读取本地变量，从偏移量+对象基指针读取类字段。全局变量的值可以缓存在寄存器中供后续读取，除非声明为“易失性”。

2)这实际上不是for/do/while选择的问题，而是计算迭代次数有多容易，以便编译器能够决定是否展开和/或向量化循环和/或并行化。例如，这里编译器将知道迭代的次数：

for( i=0; i<8; i++ ) { j = 1 << i; XXX }

而在这里，它不会：

for( j=1; j<256; j<<=1 ) { XXX }

for循环可能只是更频繁地有一个结构，这对于编译器来说更容易理解。

3)如果它是一个基本类型的值(char/short/int等)，则通过引用返回它的速度较慢(尽管有时编译器可以优化它)。但是对于较大的结构，引用/指针可以减少编译器的工作量，如果编译器不能避免创建一些临时副本等，那么它确实会更快。

更新:好的，下面是一个更具体的例子：

#include <stdio.h>

int main( void ) {

  int a,b, i,j,s1,s2;

  a = 123 + printf(""); // unknown in compile time
  s1 = 1; 
  // bit reverse loop v1, gets unrolled
  for( i=0; i<8; i++ ) { j = 1 << i; s1 += s1 + ((a&j)>0); }
  s1 -= 256;

  b = s1 + printf("");
  // bit reverse loop v2, not unrolled
  for( s2=1; s2<256; s2+=s2+(j>0) ) { j = b & s2; b -= j; }
  s2 -= 256;

  printf( "a=%02X s1=%02X s2=%02X\n", a, s1, s2 );
}

gcc/知识分子的Asm清单可在这里找到：http://nishi.dreamhosters.com/u/1.zip

Answer 2

1)它将取自作为应用程序负载的一部分而分配的地址。全局变量只是进程虚拟地址空间中的一个地址。如果最近使用了该全局，编译器可能能够将其缓存在寄存器中。

2)他们没有。

3)返回值通常需要数据的副本。如果数据是一个简单的类型(如int或float)，那么它可以并且将通过寄存器返回。如果对象太大，无法适应寄存器，那么编译器必须为堆栈上的对象分配空间，然后将返回的数据复制到这个分配的空间中。作为引用传递值通常是通过传递指向数据的指针来实现的。因此，可以通过直接修改该内存地址上的数据来返回该值。没有复制发生，因此它更快。但是，请注意，返回值优化(RVO)可能意味着将返回值作为引用传递不会有任何胜利。同样，A在评论中指出，C++0x的新移动构造函数也可以提供与RVO相同的奖金。

海事组织没有必要用汇编语言的例子来解释其中的任何一个。

Answer 3

首先，您还没有指定目标平台、arm、x86、6502、zpu等。

1)在函数(C/C++)中使用全局变量时，它是直接从寄存器还是从堆栈中获取？

您不清楚，因此可以通过值、引用或不传入并直接在函数中使用全局信息。

由值传递的值取决于未指定的代码/编译器/目标。因此，全局的值或地址可以根据编译器/目标的调用约定进入寄存器或堆栈。通过寄存器传入的项有时在堆栈上有占位符，以防函数需要比可用寄存器更多的寄存器。因此，通过值传递全局包含的值，最初可以在寄存器或堆栈中访问该值。

通过引用传递的值与通过值传递的值基本相同，而不是通过寄存器或堆栈传递到全局的地址，这取决于编译器/目标。其不同之处在于，您可以直接从/访问全局的内存位置，但这是通过引用传递的本质。

直接在函数中使用，则取决于代码/编译器/目标是否直接从其固定内存位置访问全局，或者寄存器是否从寄存器加载该内存位置和值。在这种情况下不使用堆栈，所以答案要么是(非堆栈)内存，要么是寄存器。

2)为什么绑定循环(对于循环)被认为比非绑定循环有更大的优化空间(而循环/做循环)？

取决于代码、编译器和目标，我想不出一种比另一种更好的通用情况。

( 3)为什么返回值不如通过引用传递值好？

非常微妙的性能增益，如果有的话。严重依赖于代码、编译器和目标。有些情况下，引用的速度略快一些，而按价值计算的情况则稍快一些。比较两者，差异与地址或数据必须复制到/从寄存器或路径上的堆栈的次数有关。充其量，您可以保存一些mov或加载/存储指令。