C语言关键字RESTRICT介绍

相关推荐

C语言关键字RESTRICT介绍

　　学习C语言也有好长时间了，相信大家在学习C语言的过程中也都有所收获，不过，也应该遇到了许多问题。今天小编在这里就帮同学们介绍一下怎么了解restrict这个词。

　　C语言关键字RESTRICT介绍

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

　　Pointer aliasing 是指两个或以上的指针指向同一数据，例如

　　int i = 0;

　　int *a = &i;

　　int *b = &i;

　　这样会有什么问题呢?

　　如果编译器采用最安全的假设，即不理会两个指针会否指向同一数据，那么通过指针读写数据是很直观的。

　　然而，这种假设会令编译器无法优化，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 都指向同一数据，*b = 6 会导致 *a = 6，返回12。所以编译器在做 *a + *b 的时候，需要重新读取 *a 指向的数据：

　　foo:

　　movl $5, (%rdi) # 存储 5 至 *a

　　movl $6, (%rsi) # 存储 6 至 *b

　　movl (%rdi), %eax # 重新读取 *a (因为有可能被上一行指令造成改变)

　　addl $6, %eax # 加上 6

　　ret

　　如果我们确保两个指针不指向同一数据，就可以用 restrict 修饰指针类型：

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

　　{

　　*a = 5;

　　*b = 6;

　　return *a + *b;

　　}

　　编译器就可以根据这个信息，做出优化：

　　rfoo:

　　movl $11, %eax # 在编译期已计算出 11

　　movl $5, (%rdi) # 存储 5 至 *a

　　movl $6, (%rsi) # 存储 6 至 *b

　　ret

　　但如果用了 restrict 去修饰两个指针，而它们在作用域内又指向同一地址，那么是未定义行为。

　　总括而言，restrict 是为了告诉编译器额外信息(两个指针不指向同一数据)，从而生成更优化的机器码。注意，编译器是无法自行在编译期检测两个指针是否 alias。如使用 restrict，程序员也要遵守契约才能得出正确的代码(指针不能指向相同数据)。

　　以个人经验而言，编写代码时通常会忽略 pointer aliasing 的问题。更常见是在性能剖测时，通过反编译看到很多冗余的读取指令，才会想到加入 restrict 关键字来提升性能。

　　RESTRICT简介

　　restrict是c99标准引入的，它只可以用于限定和约束指针，并表明指针是访问一个数据对象的唯一且初始的方式。即它告诉编译器，所有修改该指针所指向内存中内容的操作都必须通过该指针来修改，而不能通过其它途径(其它变量或指针)来修改；这样做的好处是，能帮助编译器进行更好的优化代码，生成更有效率的汇编代码。如 int *restrict ptr, ptr 指向的内存单元只能被 ptr 访问到，任何同样指向这个内存单元的其他指针都是未定义的，直白点就是无效指针。restrict 的出现是因为 C 语言本身固有的缺陷，C 程序员应当主动地规避这个缺陷，而编译器也会很配合地优化你的代码。

　　RESTRICT应用

　　C库中有两个函数可以从一个位置把字节复制到另一个位置。在C99标准下，它们的原型如下：

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

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

　　这两个函数均从s2指向的位置复制n字节数据到s1指向的位置，且均返回s1的值。两者之间的差别由关键字restrict造成，即memcpy()可以假定两个内存区域没有重叠。memmove()函数则不做这个假定，因此，复制过程类似于首先将所有字节复制到一个临时缓冲区，然后再复制到最终目的地。如果两个区域存在重叠时使用memcpy()会怎样？其行为是不可预知的，既可以正常工作，也可能失败。在不应该使用memcpy()时，编译器不会禁止使用memcpy()。因此，使用memcpy()时，您必须确保没有重叠区域。这是程序员的任务的一部分。

　　关键字restrict有两个读者。一个是编译器，它告诉编译器可以自由地做一些有关优化的假定。另一个读者是用户，他告诉用户仅使用满足restrict要求的参数。一般，编译器无法检查您是否遵循了这一限制，如果您蔑视它也就是在让自己冒险。

【C语言关键字RESTRICT介绍】相关文章：

C语言关键字01-19

C语言初始化效率问题及关键字解释03-17