寄存器变量是什么？及它的存储种类有哪些？

寄存器变量是计算机中一种重要的存储方式，它使用CPU中的寄存器来存储数据和指令。寄存器直接与CPU的运算和控制部件相连，因此访问速度非常快，通常在一个CPU周期内就能完成数据的读写操作。相比于内存和硬盘等存储设备，寄存器具有更高的读写速度和更小的体积，因此适用于临时存储需要频繁访问的关键数据和指令。本文将介绍寄存器变量的定义、作用和存储种类。

在程序运行时，根据需要到内存中相应的存储单元中调用，如果一个变量在程序中频繁使用，例如循环变量，那么，系统就必须多次访问内存中的该单元，影响程序的执行效率。因此，C语言\C++语言还定义了一种变量，不是保存在内存上，而是直接存储在CPU中的寄存器中，这种变量称为寄存器变量。

寄存器变量的定义形式是：

register 类型标识符 变量名

寄存器是与机器硬件密切相关的，不同类型的计算机，寄存器的数目是不一样的，通常为2到3个，对于在一个函数中说明的多于2到3个的寄存器变量，C编译程序会自动地将寄存器变量变为自动变量。

由于受硬件寄存器长度的限制，所以寄存器变量只能是char、int或指针型。寄存器说明符只能用于说明函数中的变量和函数中的形参，因此不允许将外部变量或静态变量说明为"register"。

register型变量常用于作为循环控制变量，这是使用它的高速特点的最佳场合。

寄存器变量的存储种类可以根据其存储方式分为内部存储和外部存储。

3.1 内部存储

寄存器变量的内部存储是指将数据存储在CPU的寄存器中。寄存器是CPU内部的一个存储部件，它具有非常快的访问速度，可以在一个CPU周期内完成数据的读写操作。在内部存储中，寄存器的地址、大小、类型等因素都是由CPU决定的，因此访问方式和速度都是非常固定的。

在内部存储中，寄存器可以按照其用途可以分为不同的类型。例如，在x86架构的CPU中，寄存器可以分为通用寄存器、寻址寄存器、标志寄存器等。其中，通用寄存器用于存储需要频繁访问的数据和指令，寻址寄存器用于存储内存地址，标志寄存器用于存储运算结果的状态信息等。

3.2 外部存储

寄存器变量的外部存储是指将数据存储在计算机的内存、硬盘、网络等外部存储设备中。这些存储设备通常比寄存器具有更大的存储空间和更低的读写速度。在外部存储中，数据的访问需要经过CPU的调度和内存管理单元(MMU)的映射，因此访问速度相对较慢。

在外部存储中，数据的存储格式和访问方式也与内部存储有所不同。例如，内存中的数据需要按照内存地址进行访问，而硬盘中的数据则需要通过文件系统进行读写。此外，不同的存储设备也具有不同的访问速度和数据持久性。例如，内存中的数据可以在断电后消失，而硬盘中的数据则可以长期保存。

在使用寄存器变量时，需要注意一些问题。首先，由于寄存器的数量和大小通常都是有限的，因此不能无限制地使用寄存器变量。在编写代码时，需要根据实际需求和寄存器的数量、大小等因素进行权衡，合理地使用寄存器变量。其次，由于寄存器的访问速度非常快，因此在寄存器中存储的数据通常是无法持久化的。如果需要将数据保存下来以便后续使用，就需要将数据存储到外部存储设备中，如内存或硬盘等。最后，需要注意避免寄存器变量的冲突问题。例如，当两个或多个程序同时使用同一个寄存器时，就可能会出现冲突问题，这时需要通过一些技术手段来避免冲突，如使用软件中断、硬件重映射等技术。

总之，寄存器变量是一种非常重要的存储方式，它具有非常快的访问速度和非常小的体积，适用于临时存储需要频繁访问的关键数据和指令。相比于外部存储设备，寄存器的访问速度更快，但是其容量和持久性都受到限制。在使用寄存器变量时，需要根据实际需求和寄存器的特点进行权衡，合理地使用寄存器变量以优化程序的性能和效率。