C語言關鍵字RESTRICT介紹

相關推薦

C語言關鍵字RESTRICT介紹

　　學習C語言也有好長時間了，相信大家在學習C語言的過程中也都有所收獲，不過，也應該遇到了許多問題。今天小編在這里就幫同學們介紹一下怎么了解restrict這個詞。

　　C語言關鍵字RESTRICT介紹

　　要理解 restrict，先要知道什么是 Pointer aliasing。

　　Pointer aliasing 是指兩個或以上的指針指向同一數據，例如

　　int i = 0;

　　int *a = &i;

　　int *b = &i;

　　這樣會有什么問題呢?

　　如果編譯器采用最安全的假設，即不理會兩個指針會否指向同一數據，那么通過指針讀寫數據是很直觀的。

　　然而，這種假設會令編譯器無法優化，例如：

　　int foo(int *a, int *b)

　　{

　　*a = 5;

　　*b = 6;

　　return *a + *b; // 不一定是 11!

　　}

　　如果 a 和 b 都指向同一數據，*b = 6 會導致 *a = 6，返回12。所以編譯器在做 *a + *b 的時候，需要重新讀取 *a 指向的數據：

　　foo:

　　movl $5, (%rdi) # 存儲 5 至 *a

　　movl $6, (%rsi) # 存儲 6 至 *b

　　movl (%rdi), %eax # 重新讀取 *a (因為有可能被上一行指令造成改變)

　　addl $6, %eax # 加上 6

　　ret

　　如果我們確保兩個指針不指向同一數據，就可以用 restrict 修飾指針類型：

　　int rfoo(int *restrict a, int *restrict b)

　　{

　　*a = 5;

　　*b = 6;

　　return *a + *b;

　　}

　　編譯器就可以根據這個信息，做出優化：

　　rfoo:

　　movl $11, %eax # 在編譯期已計算出 11

　　movl $5, (%rdi) # 存儲 5 至 *a

　　movl $6, (%rsi) # 存儲 6 至 *b

　　ret

　　但如果用了 restrict 去修飾兩個指針，而它們在作用域內又指向同一地址，那么是未定義行為。

　　總括而言，restrict 是為了告訴編譯器額外信息(兩個指針不指向同一數據)，從而生成更優化的機器碼。注意，編譯器是無法自行在編譯期檢測兩個指針是否 alias。如使用 restrict，程序員也要遵守契約才能得出正確的代碼(指針不能指向相同數據)。

　　以個人經驗而言，編寫代碼時通常會忽略 pointer aliasing 的問題。更常見是在性能剖測時，通過反編譯看到很多冗余的讀取指令，才會想到加入 restrict 關鍵字來提升性能。

　　RESTRICT簡介

　　restrict是c99標準引入的，它只可以用于限定和約束指針，并表明指針是訪問一個數據對象的唯一且初始的方式。即它告訴編譯器，所有修改該指針所指向內存中內容的操作都必須通過該指針來修改，而不能通過其它途徑(其它變量或指針)來修改；這樣做的好處是，能幫助編譯器進行更好的優化代碼，生成更有效率的匯編代碼。如 int *restrict ptr, ptr 指向的內存單元只能被 ptr 訪問到，任何同樣指向這個內存單元的其他指針都是未定義的，直白點就是無效指針。restrict 的出現是因為 C 語言本身固有的缺陷，C 程序員應當主動地規避這個缺陷，而編譯器也會很配合地優化你的代碼。

　　RESTRICT應用

　　C庫中有兩個函數可以從一個位置把字節復制到另一個位置。在C99標準下，它們的原型如下：

　　void * memcpy（void * restrict s1, const void * restrict s2,size_tn);

　　void * memmove(void * s1, const void * s2,size_tn);

　　這兩個函數均從s2指向的位置復制n字節數據到s1指向的位置，且均返回s1的值。兩者之間的差別由關鍵字restrict造成，即memcpy()可以假定兩個內存區域沒有重疊。memmove()函數則不做這個假定，因此，復制過程類似于首先將所有字節復制到一個臨時緩沖區，然后再復制到最終目的地。如果兩個區域存在重疊時使用memcpy()會怎樣？其行為是不可預知的，既可以正常工作，也可能失敗。在不應該使用memcpy()時，編譯器不會禁止使用memcpy()。因此，使用memcpy()時，您必須確保沒有重疊區域。這是程序員的任務的一部分。

　　關鍵字restrict有兩個讀者。一個是編譯器，它告訴編譯器可以自由地做一些有關優化的假定。另一個讀者是用戶，他告訴用戶僅使用滿足restrict要求的參數。一般，編譯器無法檢查您是否遵循了這一限制，如果您蔑視它也就是在讓自己冒險。

【C語言關鍵字RESTRICT介紹】相關文章：

C語言關鍵字05-09

C語言的關鍵字define的使用08-03

C語言關鍵字const的使用05-23

C語言的關鍵字enum的使用04-28

C語言的關鍵字知識要點04-21