ARM程序开发中的冗余局部变量问题

作者：于连庆,华清远见嵌入式培训中心讲师。
看一个简单的例子，我们期望通过这个函数对2个定时器使用同一个步进量进行更新。
void update_timer(int *timer1, int *timer2, int *step)

{

*timer1 += *step;

*timer2 += *step;

}
在uVision4开发环境下编译，生成的代码如下：
update_timer

0x300003c0: e5903000 LDR r3,[r0,#0]

0x300003c4: e592c000 LDR r12,[r2,#0] ; 装载step

0x300003c8: e083300c ADD r3,r3,r12

0x300003cc: e5803000 STR r3,[r0,#0]

0x300003d0: e5913000 LDR r3,[r1,#0]

0x300003d4: e592c000 LDR r12,[r2,#0] ; 装载step

0x300003d8: e083300c ADD r3,r3,r12

0x300003dc: e5813000 STR r3,[r1,#0]

0x300003e0: e12fff1e BX lr
按照函数参数传递规则，r0对应参数timer1，r1对应timer2，r3对应step。注意编译器装载了step两次，我们期望应该是一次。编译器为什么会这么做？这里涉及到“指针别名”的概念。
所谓“指针别名”，是说当两个指针指向同一个地址对象时，这两个指针就叫做该对象的别名。对其中一个指针进行写入，会影响到从另一个指针的读出。在一个函数中，编译器通常不知道哪一个指针是别名，哪一个不是；或者哪一个指针有别名，哪一个没有。编译器非常悲观地认为，对任何一个指针的写入，都将会影响从任何其它指针的读出。很显然，这明显降低了程序的执行效率。
回到上面的例子，编译器认为指针timer1和指针step会互为别名，也就是说，编译器不能确定对指针timer1的写入是否会影响从指针step的读出。在这种情况下，第2次*step的值将与第1次的不同，编译器不得不增加一条额外的load指令。
解决上述问题可以使用“冗余局部变量”，但这种方法往往和我们的习惯思维相悖。一般情况下，程序员总是竭力避免使用冗余变量，以精简程序。

把上面的代码改写一下：
void update_timer(int *timer1, int *timer2, int *step)

{

int tmp;
tmp = *step;

*timer1 += tmp;

*timer2 += tmp;

}
重新编译，生成的代码如下：
update_timer

0x300003c0: e5923000 LDR r3,[r2,#0] ; 装载step

0x300003c4: e590c000 LDR r12,[r0,#0]

0x300003c8: e08cc003 ADD r12,r12,r3

0x300003cc: e580c000 STR r12,[r0,#0]

0x300003d0: e591c000 LDR r12,[r1,#0]

0x300003d4: e08cc003 ADD r12,r12,r3

0x300003d8: e581c000 STR r12,[r1,#0]

0x300003dc: e12fff1e BX lr
注意编译器只装载了step 一次，与我们期望的一致。
上面的例子表明，增加局部变量后，编译器就不需要担心timer1和step的别名问题了，减少了对存储器的访问次数，减少对存储器的访问次数对提高系统性能是非常有好处的。
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