C#中的寄存器

Question

我们都知道堆栈和堆的想法,但我最近读到了第三个保存数据的选项:寄存器.

到目前为止我唯一的实际信息:每个CPU都有自己的寄存器,可用于保存数据,以尽可能快的方式访问,例如在for循环中.

据我所见,这种注册是由CLR完成的.然后我想起了这个volatile-keyword,如果我们看一下MSDN:

volatile关键字表示某个字段可能被同时执行的多个线程修改.声明为volatile的字段不受编译器优化的约束,这些优化假定由单个线程进行访问.这可确保始终在字段中显示最新值.

那么Volatile也是如此吗？它告诉CLR不要使用CPU寄存器而是堆栈/堆,它可以被所有CPU /线程访问？

我很抱歉这个令人困惑的问题,但关于这个话题的信息确实很少.

Answer 1

“每个CPU都有自己的寄存器”

每个 CPU 都有一组寄存器，用于涉及任何数据的大多数操作。通常，一条指令将一些数据从内存加载到寄存器中，然后另一条指令对寄存器中的数据进行一些计算。

CPU 有一些用于数据的寄存器，一些用于指针的寄存器，以及一些跟踪程序执行的特殊寄存器，如指令指针、堆栈指针和标志寄存器。

由于CPU有多个寄存器，JIT编译器有时可以使用其中的一些寄存器作为局部变量的存储。寄存器不是在堆栈上分配变量，而是专用于保存变量的值。

该volatile关键字不影响寄存器如何用于存储。如果一个变量可以被不同的线程访问，那么它就不是适合存储在寄存器中的变量。实际上，它只是存储在寄存器中的作用域有限且寿命短的局部变量。

Answer 2

这句话具有误导性，因为它不是对 volatile 保证的准确定义。没有在编译器优化方面指定 Volatile。此外，在 ARM 上限制编译器是不够的。CPU 也必须受到限制。我建议你研究一下 volatile 到底保证了什么。

volatile 阻止寄存器的使用甚至不是真的。易失性加载保证易失性变量的读取频率与程序读取的频率相同，并且顺序相同。

当你写：

volatile int sharedVar = 0;

Console.WriteLine(sharedVar);
Console.WriteLine(sharedVar);

JIT 必须准确读取两次。但它仍然可以使用寄存器来存储读取的值。

如果 CLR 可以证明sharedVar从未写入并且始终具有该值，0则它甚至可以删除读取。它可能必须在某些地方插入内存屏障而不是读取，因为volatile访问有一定的顺序保证。但是根本不需要在物理上发生负载。（当前的 JIT 没有做这个优化。）

寄存器是一个实现细节。CLR 没有在物理实现方面指定。我知道您想了解实施细节，这很好。不过，它们与 CLR 向程序员保证的内容无关。