成员变量（属性）可以驻留在 C++ 中的寄存器中吗？

Question

局部变量（比如 int）可以存储在处理器寄存器中，至少只要它的地址在任何地方都不需要。考虑一个计算某些东西的函数，比如一个复杂的散列：

int foo(int const* buffer, int size)
{
    int a;   // local variable
    // perform heavy computations involving frequent reads and writes to a
    return a;
}

现在假设缓冲区不适合内存。我们写了一个 class 用于从数据块中计算散列，多次调用 foo：

struct A
{
    void foo(int const* buffer, int size)
    {
        // perform heavy computations involving frequent reads and writes to a
    }

    int a;
};

A object;
while (...more data...)
{
    A.foo(buffer, size);
}
// do something with object.a

这个例子可能有点做作。这里的重要区别是 a 是自由函数中的局部变量，现在是对象的成员变量，因此状态在多次调用中得以保留。

现在的问题是：编译器在 foo 方法的开头将 a 加载到寄存器中并在末尾将其存储回是否合法？实际上，这意味着监视对象的第二个线程永远无法观察到 a 的中间值（除了同步和未定义的行为）。如果速度是 C++ 的主要设计目标，这似乎是合理的行为。标准中是否有任何内容可以阻止编译器执行此操作？如果不是，编译器真的会这样做吗？换句话说，除了在函数的开始和结束时加载和存储一次成员变量之外，我们是否可以预期使用成员变量会带来（可能很小的）性能损失？

据我所知，C++语言本身连寄存器是什么都没有规定。但是，我认为这个问题无论如何都很清楚。无论这是否重要，我都感谢标准 x86 或 x64 架构的答案。

Answer 1

对"Can a member variable (attribute) reside in a register?"的简短回答：是的。

当遍历缓冲区并将临时结果写入任何类型的原语时，无论它位于何处，将临时结果保存在寄存器中将是一个很好的优化。这在编译器中经常完成。但是，它是基于实现的，甚至会受到传递标志的影响，因此要了解结果，您应该检查生成的程序集。

Answer 2

如果（且仅当）编译器可以证明在 foo 的执行期间没有其他任何东西可以访问 a。
一般来说，这是一个非常重要的问题；我认为没有任何编译器试图解决它。

考虑（更人为的）例子

struct B
{
    B (int& y) : x(y) {}
    void bar() { x = 23; }
    int& x;
};

struct A
{
    int a;
    void foo(B& b)
    {
        a = 12;
        b.bar();            
    }
};

看起来很天真，但后来我们说

A baz;
B b(baz.a);
baz.foo(b);

"Optimising" 这会在 baz.a 中留下 12，而不是 23，这显然是错误的。

成员变量（属性）可以驻留在 C++ 中的寄存器中吗？

Can a member variable (attribute) reside in a register in C++?

c++

attributes

volatile

member

cpu-registers