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我正在浏览一些文档和问题/答案，并看到它被提及。我阅读了一个简短的描述，指出这基本上是程序员的一个承诺，即指针不会用于指向其他地方。

任何人都可以提供一些实际使用它的实际案例吗？

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2 回答 2

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restrict表示指针是唯一访问底层对象的东西。它消除了指针别名的可能性，使编译器能够更好地优化。

例如，假设我有一台带有专门指令的机器，可以将内存中的数字向量相乘，并且我有以下代码：

void MultiplyArrays(int* dest, int* src1, int* src2, int n)
{
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        dest[i] = src1[i]*src2[i];
    }
}

编译器需要正确处理 if dest、src1和src2重叠，这意味着它必须从头到尾一次执行一次乘法。通过具有restrict，编译器可以使用向量指令自由优化此代码。

维基百科有一个条目restrict，还有另一个例子，这里。

于 2009-04-14T00:16:26.267 回答
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维基百科的例子很有启发性。

它清楚地显示了它如何允许保存一条汇编指令。

无限制：

void f(int *a, int *b, int *x) {
  *a += *x;
  *b += *x;
}

伪组装：

load R1 ← *x    ; Load the value of x pointer
load R2 ← *a    ; Load the value of a pointer
add R2 += R1    ; Perform Addition
set R2 → *a     ; Update the value of a pointer
; Similarly for b, note that x is loaded twice,
; because x may point to a (a aliased by x) thus 
; the value of x will change when the value of a
; changes.
load R1 ← *x
load R2 ← *b
add R2 += R1
set R2 → *b

有限制：

void fr(int *restrict a, int *restrict b, int *restrict x);

伪组装：

load R1 ← *x
load R2 ← *a
add R2 += R1
set R2 → *a
; Note that x is not reloaded,
; because the compiler knows it is unchanged
; "load R1 ← *x" is no longer needed.
load R2 ← *b
add R2 += R1
set R2 → *b

海湾合作委员会真的做到了吗？

GCC 4.8 Linux x86-64：

gcc -g -std=c99 -O0 -c main.c
objdump -S main.o

与-O0，它们是相同的。

与-O3：

void f(int *a, int *b, int *x) {
    *a += *x;
   0:   8b 02                   mov    (%rdx),%eax
   2:   01 07                   add    %eax,(%rdi)
    *b += *x;
   4:   8b 02                   mov    (%rdx),%eax
   6:   01 06                   add    %eax,(%rsi)  

void fr(int *restrict a, int *restrict b, int *restrict x) {
    *a += *x;
  10:   8b 02                   mov    (%rdx),%eax
  12:   01 07                   add    %eax,(%rdi)
    *b += *x;
  14:   01 06                   add    %eax,(%rsi)

对于初学者，调用约定是：

  • rdi= 第一个参数
  • rsi= 第二个参数
  • rdx= 第三个参数

GCC 输出比 wiki 文章更清晰：4 条指令与 3 条指令。

数组

到目前为止，我们节省了单条指令，但是如果指针表示要循环的数组，这是一个常见的用例，那么可以节省一堆指令，如supercat所述。

考虑例如：

void f(char *restrict p1, char *restrict p2) {
    for (int i = 0; i < 50; i++) {
        p1[i] = 4;
        p2[i] = 9;
    }
}

因为restrict，智能编译器（或人类）可以将其优化为：

memset(p1, 4, 50);
memset(p2, 9, 50);

这可能效率更高，因为它可能在体面的 libc 实现（如 glibc）上进行了汇编优化：就性能而言，使用 std::memcpy() 还是 std::copy() 更好？

海湾合作委员会真的做到了吗？

GCC 5.2.1.Linux x86-64 Ubuntu 15.10：

gcc -g -std=c99 -O0 -c main.c
objdump -dr main.o

，-O0两者是一样的。

与-O3：

  • 有限制：

    3f0:   48 85 d2                test   %rdx,%rdx
3f3:   74 33                   je     428 <fr+0x38>
3f5:   55                      push   %rbp
3f6:   53                      push   %rbx
3f7:   48 89 f5                mov    %rsi,%rbp
3fa:   be 04 00 00 00          mov    $0x4,%esi
3ff:   48 89 d3                mov    %rdx,%rbx
402:   48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
406:   e8 00 00 00 00          callq  40b <fr+0x1b>
                        407: R_X86_64_PC32      memset-0x4
40b:   48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp
40f:   48 89 da                mov    %rbx,%rdx
412:   48 89 ef                mov    %rbp,%rdi
415:   5b                      pop    %rbx
416:   5d                      pop    %rbp
417:   be 09 00 00 00          mov    $0x9,%esi
41c:   e9 00 00 00 00          jmpq   421 <fr+0x31>
                        41d: R_X86_64_PC32      memset-0x4
421:   0f 1f 80 00 00 00 00    nopl   0x0(%rax)
428:   f3 c3                   repz retq

    两个memset电话符合预期。

  • 没有限制：没有 stdlib 调用，只有 16 次迭代宽循环展开，我不打算在这里重现 :-)

我没有耐心对它们进行基准测试，但我相信限制版本会更快。

C99

为了完整起见，让我们看一下标准。

restrict表示两个指针不能指向重叠的内存区域。最常见的用法是用于函数参数。

这限制了函数的调用方式，但允许更多的编译时优化。

如果调用者不遵守restrict合同，未定义的行为。

C99 N1256 草案6.7.3 /7“类型限定符”说：

限制限定符（如寄存器存储类）的预期用途是促进优化，并且从构成符合程序的所有预处理翻译单元中删除限定符的所有实例不会改变其含义（即，可观察的行为）。

和 6.7.3.1 “限制的正式定义”给出了血淋淋的细节。

严格的别名规则

该restrict关键字仅影响兼容类型的指针（例如 two int*），因为严格的别名规则表明别名不兼容类型默认情况下是未定义的行为，因此编译器可以假设它不会发生并优化掉。

请参阅：什么是严格的别名规则？

也可以看看

于 2015-06-14T08:24:43.613 回答