当存储在 CPU 寄存器中时，快速整数类型是否更快？答案

【问题标题】：Are the fast integer types faster when stored in the CPU registers?当存储在 CPU 寄存器中时，快速整数类型是否更快？
【发布时间】：2020-04-24 05:18:23
【问题描述】：

我一直在考虑快速整数类型：

int_fast8_t、int_fast16_t、int_fast32_t、int_fast64_t、uint_fast8_t、uint_fast16_t、uint_fast32_t、uint_fast64_t

在过去的几天里，我问了一个关于为什么（如果是的话）这些类型比其他整数类型更快的问题：

Why are the fast integer types faster than the other integer types?

我现在进一步思考的是，如果：

更快的类型在特定环境（依赖于实现/架构）上更快，因此该环境反映了该问题的理想环境，
register 类的对象存储在 CPU 的寄存器中（但通常在使用 register 类声明时并不总是需要存储在那里），它们是在相同的环境下速度更快，并且
CPU 的一个寄存器能够保存所需的整数值，
- 如果使用register 存储类声明，快速整数类型是否会更快？

喜欢：

register int_fastY_t i;

*(暗示上述前提。)

或者它们会相互干扰并降低性能？

【问题讨论】：

请注意 register 在 C++ 中不可用。如果您询问这些类型的变量，则应删除 C++。
@NathanOliver C++ 中是否有等效的东西来声明对象应存储在 CPU 的寄存器中？
请注意，register 说明符在 C++11 中被弃用，在 C++17 中被移除。不要使用它。
"在 C++ 中是否有等效的东西来声明对象应存储在 CPU 的寄存器中？" - 不。您应该将寄存器分配留给您的编译器。在任何情况下，它都会比你做得更好（很可能）。
C 2018 6.7.1 6 表示“使用存储类说明符 register 为对象声明标识符建议尽可能快地访问该对象。这些建议的有效程度是由实施定义的。”仅此而已，一个建议。它不需要实现将值存储在寄存器中，而且它对好的现代编译器的用处是有限的——它们已经很好地优化了。

标签： c performance integer cpu-registers

【解决方案1】：

恐怕这里的答案是顾问最喜欢的：“视情况而定”。使用 new 关键字不会使底层 CPU 更快——这是对编译器使用最快类型的提示。在许多架构中，将数字保存在寄存器中确实会使算术更快，但这并不意味着它在任何架构中都会更快，并且无论如何，register 关键字是对编译器的另一个提示——它不保证任何对生成代码的约束，尤其是在优化之后。

【讨论】：

【解决方案2】：

存储在 CPU 寄存器中会更快。

register 不会导致编译器将值存储在寄存器中。 register 绝对什么都不做。只有极旧的编译器使用register 来知道哪些变量要存储在寄存器中。新的编译器会自动完成。即使是 20 岁的编译器也会自动完成。

听起来您正在尝试使程序更快，但您不了解程序实际在做什么，因此您正在询问您听说过的所有与速度相关的事情。

我提醒您，例如，如果您使用 GCC 在 x86-64 上，那么 int_fast16_t 与 int64_t 相同，这与 int 相同，register 绝对什么都不做，所以register int_fast16_t 与 int 相同。这不是一个神奇的加速命令。

如果您想使用这些技巧使您的程序更快，您应该从阅读编译器生成的汇编代码开始。 Information for GCC 或 Visual C++。然后你可以寻找低效的汇编代码，当你找到一些时，你可以找出如何加速它。现在，你是tilting at windmills。

【讨论】：

较新的编译器确实会考虑register`。
即使在旧编译器中， register` 也是对优化器的提示，就像 volatile 一样。
为什么int64_t 比 32 位访问快？切片不应占用额外的机器周期或微指令，并且 32 位操作数会缩短一个字节，从而减少 I-cache 和指令获取的压力。
@ReinstateMonica-ζ-- 我认为访问 32 位值需要一个额外的指令字节。
@user253751 不，指令编码默认为 32 位寄存器。要访问完整的 64 位，需要 REX 前缀。 inc eax; 占用两个字节：ff c0，而inc rax 占用三个字节：48 ff c0。