了解限制关键字答案

【问题标题】：Understanding restrict keyword了解限制关键字
【发布时间】：2018-01-16 20:50:23
【问题描述】：

为了理解严格别名和限制关键字的用法，我正在尝试下面显示的程序。在这种情况下，相同的内存位置被两个指针引用。因此，如果没有用户明确告知，编译器无法进行任何优化（即不使用限制关键字）。因此我的理解是，如果没有限制关键字，程序的输出将为 40，而使用“限制”的输出将为 30（因为“*b += *a”之后不需要从内存中读取“a”）。然而，即使有限制，输出也是 40。为什么优化没有发生？

我关注“What is the strict aliasing rule?”以便理解。

#include <stdio.h>

void merge_two_ints(int * restrict a, int * restrict b) {
  *b += *a;
  *a += *b;
}

int
main(void)
{
    int x = 10;
    int *a = &x;
    int *b = &x;
    merge_two_ints(a, b);
    printf("%d\n", x);
    return 0;
}

bash-3.2$ gcc -Wall -O3 -fstrict-aliasing -std=c99 strict_alias2.c

bash-3.2$ ./a.out 40

【问题讨论】：

因此我的理解是，如果没有限制关键字，程序的输出将是 40，而“限制”输出将是 30 - 不。使用restrict 它将是未定义。
@EugeneSh.通过使用限制，我们不是告诉编译器 a 和 b 没有指向同一个内存吗？这样就可以无忧优化了？
可以优化但不是必须的。你向编译器承诺了一些东西，但是你违背了你的承诺。这些东西都不好用。
你欺骗了你的编译器，结果就是你所期望的。如果语言滥用，这是一个完美的例子，C 语言与其他语言相比允许很多。但不要太担心。所有初学者都会经历。
顺便说一句，它与严格别名几乎没有关系（几乎没有）。

标签： c strict-aliasing restrict

【解决方案1】：

你观察：

在这种情况下，相同的内存位置被两个指针引用。 [...] 我的理解是没有限制关键字，程序的输出将是 40 并且 'restrict' 输出将是 30（因为 'a' 不需要在“*b += *a”之后从内存中读取）。

但您的期望与 C 标准直接相反，该标准规定：

restrict 限定符 [...] 的预期用途是促进优化，以及从所有实例中删除限定符的所有实例预处理组成符合程序的翻译单元不改变其含义（即，可观察的行为）。

（C2011 6.7.3/8；强调）

此外，6.7.3/8 还说，

通过限制限定指针访问的对象具有与该指针的特殊关联。这种关联，定义在下面的 6.7.3.1 要求对该对象的所有访问都直接或间接地使用该特定指针的值。

并且没有详细说明，6.7.3.1 明确规定当给定程序不满足其规定时，行为未定义。您的程序会触发此规定，并且您正在预期所产生的未定义行为的特定表现。 C 语言中没有任何东西可以证明这一点。

然而，即使有限制，输出为 40。为什么没有进行优化？

C 语言从不要求进行一般优化或任何特定优化。

【讨论】：