Использование регистра ЦП C++

Отказ от ответственности: я не знаю MIPS, но я знаю немного x86, и я думаю, что принцип должен быть таким же.

В обычном соглашении о вызове функции компилятор поместит значение n в стек, чтобы передать его функции foo. Однако существует соглашение fastcall, которое вы можете использовать, чтобы указать gcc вместо этого передавать значение через регистры. (MSVC также имеет эту опцию, но я не уверен, каков ее синтаксис.)

test.cpp:

int foo1 (int n) { return ++n; }
int foo2 (int n) __attribute__((fastcall));
int foo2 (int n) {
    return ++n;
}

Компилируя вышесказанное с g++ -O3 -fomit-frame-pointer -c test.cpp, я получаю для foo1:

mov eax,DWORD PTR [esp+0x4]
add eax,0x1
ret

Как видите, он считывает значение из стека.

А вот foo2:

lea eax,[ecx+0x1]
ret

Теперь он берет значение непосредственно из регистра.

Конечно, если вы встраиваете функцию, компилятор сделает простое добавление в тело вашей более крупной функции, независимо от указанного вами соглашения о вызовах. Но когда вы не можете получить его встроенный, это произойдет.

Отказ от ответственности 2: я не говорю, что вы должны постоянно сомневаться в компиляторе. Вероятно, это непрактично и необходимо в большинстве случаев. Но не думайте, что он производит идеальный код.

Правка 1: Если вы говорите о простых локальных переменных (не аргументах функции), то да, компилятор будет размещать их в регистрах или в стеке по своему усмотрению.

Изменить 2: похоже, что соглашение о вызовах зависит от архитектуры, и MIPS будет передавать первые четыре аргумента в стеке, как заявил Ричард Пеннингтон в своем ответе. Таким образом, в вашем случае вам не нужно указывать дополнительный атрибут (который на самом деле является атрибутом, специфичным для x86).

Да. Нет правила, согласно которому «переменные всегда размещаются в стеке». Стандарт C++ ничего не говорит о стеке. Он не предполагает, что стек существует или существуют регистры. Он просто говорит, как должен вести себя код, а не как он должен быть реализован.

Компилятор сохраняет переменные в стеке только тогда, когда это необходимо - например, когда они должны жить после вызова функции или если вы пытаетесь получить их адрес.

Компилятор не дурак. ;)

Да, хороший оптимизирующий C/C++ оптимизирует это. И даже НАМНОГО больше: см. здесь: Компилятор Felix von Leitners Опрос.

Обычный компилятор C/C++ все равно не поместит каждую переменную в стек. Проблема с вашей функцией foo() может заключаться в том, что переменная может быть передана через стек в функцию (это определяет ABI вашей системы (аппаратное обеспечение/ОС)).

С помощью ключевого слова C register вы можете дать компилятору подсказку, что было бы неплохо хранить переменную в регистре. Образец:

register int x = 10;

Но помните: компилятор может не хранить x в регистре, если захочет!

Ответ: да, может быть. Это зависит от компилятора, уровня оптимизации и целевого процессора.

В случае mips первые четыре параметра, если они малы, передаются в регистры, а возвращаемое значение возвращается в регистр. Таким образом, в вашем примере нет необходимости выделять что-либо в стеке.

На самом деле, правда более странна, чем вымысел. В вашем случае параметр возвращается без изменений: возвращаемое значение равно значению n перед оператором ++:

foo:
    .frame  $sp,0,$ra
    .mask   0x00000000,0
    .fmask  0x00000000,0

    addu    $2, $zero, $4
    jr      $ra
    nop

Поскольку функция foo в вашем примере является функцией идентификации (она просто возвращает свой аргумент), мой компилятор C++ (VS 2008) полностью удаляет вызов этой функции. Если я изменю его на:

int foo( int n ) {
   return ++n;
}

компилятор встраивает это с помощью

lea edx, [eax+1] 

Да, регистры используются в C++. MDR (регистры данных памяти) содержит извлекаемые и сохраняемые данные. Например, чтобы получить содержимое ячейки 123, мы должны загрузить значение 123 (в двоичном виде) в MAR и выполнить операцию выборки. Когда операция будет выполнена, копия содержимого ячейки 123 окажется в MDR. Чтобы сохранить значение 98 в ячейке 4, мы загружаем 4 в MAR и 98 в MDR и выполняем сохранение. Когда операция будет завершена, содержимое ячейки 4 будет установлено на 98 за счет отбрасывания всего, что было там ранее. Регистры данных и адресов работают с ними для достижения этой цели. В C++ тоже, когда мы инициализируем переменную значением или запрашиваем ее значение, происходят те же явления.

И, еще одна вещь, современные компиляторы также выполняют выделение регистров, что немного быстрее, чем выделение памяти.