C 为什么在for循环中引用全局变量要慢得多？

我在读一本书，书中说使用局部变量来消除不必要的内存引用。例如，下面的代码不是很有效：

int gsum;  //global sum variable
void foo(int num) {
    for (int i = 0; i < num; i++) {
       gsum += i;
    }
}

intgsum//全局和变量
void foo（int num）{
for（int i=0；i

使用以下代码更有效：

void foo(int num) {
    int fsum;
    for (int i = 0; i < num; i++) {
       fsum += i;
    }
    gsum = fsum;
}

void foo（int num）{
int fsum；
for（int i=0；i

我知道第二种情况使用了存储在寄存器中的局部变量。这就是为什么它要快一点，而在第一种情况下，

gsum

必须从主内存中检索太多次

但我仍有疑问：

Q1-gcc编译器是否足够聪明，能够检测到它并隐式地使用寄存器来存储全局变量，以便后续引用将使用与第二种情况完全相同的寄存器

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如果出于某种原因，编译器无法优化，那么我们仍然拥有缓存。从缓存中引用全局变量仍然非常快，但我发现一些使用局部变量的程序比引用全局变量的程序快10倍。为什么会这样？

Q1:在后续调用

foo

之间调用的其他函数可能需要该寄存器。这意味着无论何时调用此函数，

gsum

都需要在寄存器中来回穿梭

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问题2：包含

gsum

的页面可能会在缓存中保留一段时间。但是，根据您的计算机正在执行的其他操作，该页可能会被写入以交换空间，以便在内存中为其他页腾出空间。

签出。生成的代码本质上是

if（num>0）gsum+=num*num完全没有循环。请注意，如果
num
为负值，则行为是未定义的，因为必须发生整数溢出，因此编译器在这种情况下可以随心所欲（在这里，什么都不做）原因我不明白。叮当声不会那么做。可能只是遗漏了一个优化（或者可能是未遗漏的悲观），但将其更改为不容易用封闭形式表示的形式，您将看到编译器完全按照您的建议执行。在整个循环中，值都保存在寄存器中，并且只在循环结束时存储回。更棘手的情况是，如果在循环中调用（非内联）函数。编译器无法知道函数是否访问全局变量，因此必须在每次函数调用时存储并重新加载它。如果您知道这不会发生，那么使用局部变量可能会有所帮助。第二个版本使用未初始化的
fsum
，将其设置为o
0
或
gsum
全局变量保证为0，而局部变量则不是。