为什么 CPU 寄存器就像垃圾收集器的根？答案

【问题标题】：Why CPU registers act like roots for Garbage Collector?为什么 CPU 寄存器就像垃圾收集器的根？
【发布时间】：2013-10-09 14:47:44
【问题描述】：

为什么 CPU 寄存器充当垃圾收集器的根？当 mutator 暂停时，垃圾收集器可以扫描根，变量内容被刷新到内存（使用内存栅栏），因此寄存器不包含不在内存中的数据......如果我的理解是正确的......

那你为什么需要扫描它们呢？我认为这是冗余......

【问题讨论】：

标准 C++ 没有垃圾收集。您是在询问特定的语言扩展，还是不同的语言？
C++ 和垃圾收集在一起......虽然有 C++ 的垃圾收集器，但没有标准的。您必须通过包括您正在谈论的垃圾收集器来使这个问题更加详细。
据我所知，根是堆栈中的变量和GC一般上下文中的全局变量。
cpu 寄存器究竟如何成为任何东西的“根”？据我所知，在汇编级别的 CPU 根本无法按照您描述的方式工作。这部分尤其对我没有任何意义任何“变量内容被刷新到内存（使用内存栅栏），因此寄存器不包含不在内存中的数据”寄存器与内存无关，GC不会在寄存器级别操作，而且变量已经在内存中，所以你不能在那里刷新它们。
@DaniloCarvalho：“最终寄存器值将被写入内存” 这不是真的，也不能保证。变量可以完全转换为寄存器。值可能永远不会写入内存。地址（存储在寄存器中）可能会被重用。即使在外部函数调用之后，寄存器值也可能保持不变。如果你想写一个 GC，我建议你在比 CPU 更高的级别上操作。 AFAIK，CPU 寄存器是多用途的，不只是存储计算的“中间结果”。

【解决方案1】：

刷新到内存是一个实现细节。重要的是，在启动 GC 周期时寄存器中包含的数据被视为可访问的，无论在 GC 周期本身期间该数据如何或存储在内存中的位置。

【讨论】：

我的问题是：如果我保证所有的 mutators 都被暂停并且他们（mutators）在暂停之前已经调用了std::atomic_thread_fence...在std::atomic_thread_fence 之后所有的寄存器值都被刷新到内存吗？那么，如果所有内容都被刷新到内存中（并假设程序员自己不会更改寄存器值），为什么我需要在扫描根时读取寄存器？
@DaniloCarvalho 不，你不能保证所有的寄存器都被刷新到内存，如果仅仅因为一个符合要求的实现被允许有只寄存器的变量（是的，甚至是指向对象的指针）永远不会写入内存.
但是如果我对这些变量使用 & 运算符，那么我将强制它们不只是注册。对吗？
@DaniloCarvalho：不，因为您无法预测编译器将如何处理该值。你不知道编译器会产生什么样的 CPU 指令，以及它将如何以及在哪里存储变量。您的想法仅适用于某种定制的编译器（与替代方案相比效率低下）。尝试不同的方法。
我想知道编译器会为烘焙到寄存器中的变量返回什么地址...