Спецификатор register

Глобальные статические переменные

Спецификатор static в объявлении глобальной переменной заставляет компилятор создать глобальную переменную, видимую только в том файле, в котором она объявлена. Статическая глобальная переменная, таким образом, подвергается внутреннему связыванию, как описано ранее в разделе "Спецификатор extern". Это значит, что хоть эта переменная и глобальная, тем не менее процедуры в других файлах не увидят ее и не смогут случайно изменить ее значение. Этим снижается риск нежелательных побочных эффектов. А в тех относительно редких случаях, когда для выполнения задачи статическая локальная переменная не подойдет, можно создать небольшой отдельный файл, который содержит только функции, в которых используется эта статическая глобальная переменная. Затем этот файл необходимо откомпилировать отдельно; тогда можно быть уверенным, что побочных эффектов не будет.

В следующем примере иллюстрируется применение статической глобальной переменной. Здесь генератор последовательности чисел переделан так, что начальное число задается вызовом другой функции, series_start():

/* Это должно быть в одном файле

отдельно от всего остального. */

static int series_num;

void series_start(int seed);

int series(void);

int series(void)

{

series_num = series_num+23;

return series_num;

}

/* иницилизирует переменную series_num */

void series_start(int seed)

{

series_num = seed;

}

Вызов функции series_start() с некоторым целым числом в качестве параметра инициализирует генератор series(). После этого можно генерировать последовательность чисел путем многократного вызова series().

Обзор: Имена локальных статических переменных видимы только внутри блока, в котором они объявлены; имена глобальных статических переменных видимы только внутри файла, в котором они объявлены.

Если поместить функции series() и series_num() в библиотеку, то уже нельзя будет сослаться на переменнуюseries_num, она оказалась спрятанной от любых операторов всей остальной программы. При этом в программе (конечно, в других файлах) можно объявить и использовать другую переменную под именем series_num. Иными словами, спецификаторstatic позволяет создать переменную, видимую только для функций, в которых она нужна, что исключает нежелательные побочные эффекты.

Таким образом, при разработке больших и сложных программ для "сокрытия" переменных можно применять спецификаторstatic.

Первоначально спецификатор класса памяти register применялся только к переменным типа int, char и для указателей. Однако стандарт С расширил использование спецификатора register, теперь он может применяться к переменным любых типов.

В первых версиях компиляторов С спецификатор register сообщал компилятору, что переменная должна храниться в регистре процессора, а не в оперативной памяти, как все остальные переменные. Это приводит к тому, что операции с переменной register осуществляются намного быстрее, чем с обычными переменными, потому такая переменная уже находится в процессоре и не нужно тратить время на выборку ее значения из оперативной памяти (и на запись в память).

В настоящее время определение спецификатора register существенно расширено. Стандарты С89 и С99 попросту декларируют "доступ к объекту так быстро, как только возможно". Практически при этом символьные и целые переменные по-прежнему размещаются в регистрах процессора. Конечно, большие объекты (например, массивы) не могут поместиться в регистры процессора, однако компилятор получает указание "позаботиться" о быстродействии операций с ними. В зависимости от конкретной реализации компилятора и операционной системы переменные register обрабатываются по-разному. Иногда спецификатор register попросту игнорируется, а переменная обрабатывается как обычная, однако на практике это бывает редко.

Спецификатор register можно применить только к локальным переменным и формальным параметрам функций. В объявлении глобальных переменных применение спецификатора register не допускается. Ниже приведен пример использования переменной, в объявлении которой применен спецификатор register; эта переменная используется в функции возведения целого числа m в степень. (Степень — натуральное число — представлена идентификатором е.)

int int_pwr(register int m, register int e)

{

register int temp;

temp = 1;

for(; e; e--) temp = temp * m;

return temp;

}

В этом примере в объявлениях к переменным е, m и temp применен спецификатор register потому, что они используются внутри цикла. Переменные register идеально подходят для оптимизации скорости работы цикла. Как правило, переменныеregister используются там, где от них больше всего пользы, а именно, когда процесс многократно обращается к одной и той же переменной. Это существенно потому, что в объявлении можно применить спецификатор register к любой переменной, но средства оптимизации быстродействия могут быть применены далеко не ко всем переменным в равной степени.

Максимальное количество переменных register, оптимизирующихся по быстродействию, зависит от среды программирования и конкретной реализации компилятора. Если таких переменных окажется слишком много, то компилятор автоматически преобразует регистровые переменные в нерегистровые. Этим обеспечивается переносимость программы в широком диапазоне процессоров.

Обычно в регистры процессора можно поместить как минимум две переменные типа char или int. Однако в различных средах программирования режимы оптимизации могут очень отличаться, поэтому выбор режима оптимизации необходимо осуществлять с учетом особенностей конкретного компилятора.

В языке С с помощью оператора & (рассматривается в этой главе далее) нельзя получить адрес регистровой переменной, потому что она может храниться в регистре процессора, который обычно не имеет адреса.

Хотя в настоящее время применение спецификатора register в значительной мере вышло за его традиционные рамки, практически ощутимый эффект от его применения по-прежнему может быть получен только для переменных целого и символьного типа. Не следует ожидать заметного повышения скорости от объявления регистровыми переменных других типов.

Дата добавления: 2014-01-04