高效的C编程之：寄存器分配

作者：时间：2013-09-30来源：网络收藏

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/257018.htm

14.7.2指针别名

C语言中的指针变量可以给编程带来很大的方便。但使用指针变量时要特别小心，它很可能使程序的执行效率下降。在一个函数中，编译器通常不知道是否有2个或2个以上的指针指向同一个地址对象。所以编译器认为，对任何一个指针的写入都将会影响从任何其他指针的读出，但这样会明显降低代码执行的效率。这就是著名的“寄存器别名（PointerAliasing）”问题。

注意

一些编译器提供了“忽略指针别名”选项，但这可能给程序带来潜在的bug。ARM编译器是遵循ANSI/ISO标准的编译器，不提供该选项。

1．局部变量指针别名问题

通常情况下，编译器会试图对C函数中的每一个局部变量分配一个寄存器。但当局部变量是指向内存地址的指针时，情况有所不同。先来看一个简单的例子。

voidadd(int*i)

{

inttotal1=0,total2=0;

total1+=*i;

total2+=*i;

}

编译后生成：

add:

0000807CE3A01000MOVr1,#0

>>>POINTALIAS#3inttotal1=0,total2=0;

00008080E3A02000MOVr2,#0

>>>POINTALIAS#5total1+=*i;

00008084E5903000LDRr3,[r0,#0]

00008088E0831001ADDr1,r3,r1

>>>POINTALIAS#6total2+=*i;

0000808CE5903000LDRr3,[r0,#0]

00008090E0832002ADDr2,r3,r2

>>>POINTALIAS#8}

00008094E12FFF1EBXr14

>>>POINTALIAS#11{

注意程序中i的值被装载了两次。因为编译器不能确定指针*i是否有别名存在，这就使得编译器不得不增加一条额外的Load指令。

另一个问题，当在函数中要获得局部变量地址时，这个变量就被一个指针所对应，就可能与其他指针产生别名。为了防止别名发生，在每次对变量操作时，编译器就会从堆栈中重新读入数据。考虑下面的例子程序，分析其产生的编译结果。

voidf(int*a);

intg(inta);

inttest1(inti)

{f(i);

/*nowuse’i’extensively*/

i+=g(i);

returni;

}

编译结果如下所示。

test1

STMDBsp!,{a1,lr}

MOVa1,sp

BLf

LDRa1,[sp,#0]

BLg

LDRa2,[sp,#0]

ADDa1,a1,a2

STRa1,[sp,#0]

BLg

LDRa2,[sp,#0]

ADDa1,a1,a2

ADDsp,sp,#4

LDMIAsp!,{pc}

从上面代码的编译结果可以看出，对每一次i操作，编译器都将会从堆栈中读出其值。这是因为，一旦在函数中出现对i的取值操作，编译器就会担心别名问题。为了避免这种情况，尽量不要在程序中使用局部变量地址。如果必须这么做，那么可以在使用之前先把局部变量的值复制到另外一个局部变量中。下面的程序是对test1函数的优化。

inttest2(inti)

{

intdummy=i;

f(dummy);

i=dummy;

/*nowuse’i’extensively*/

i+=g(i);

returni;

}

编译后的结果如下。

test2

STMDBsp!,{v1,lr}