为什么不强制使用 __restrict__ 修饰符？答案

【问题标题】：Why is the __restrict__ modifier not enforced?为什么不强制使用 __restrict__ 修饰符？
【发布时间】：2020-04-21 20:03:03
【问题描述】：

如果一个函数参数被注释const int &x 并且我尝试在函数体中执行x++，我会收到一个用于修改只读引用的编译时错误。但是如果我像这样使用__restrict__ 修饰符：

void foo(int & __restrict__ a, int & __restrict__ b) {
    if (a == 1)
        b = 2;
    if (a == 2)
        b = 3;
}

int main() {
    int x = 1;
    foo(x, x); // should be illegal?
    cout << x;
}

...我没有收到编译时错误。如果我在未优化的情况下运行此代码，则输出为3，但如果我使用-O1 或更高版本运行它，则输出为2。似乎检测x 被通过两次会很简单，也很容易被禁止。为什么 C++ 可以防止对 const 的不当使用，但对__restrict__ 的不当使用却没有？

【问题讨论】：

这是未定义的行为。我只是不确定是否可以发布答案，因为我很难找到 C++ 的正确参考
请注意，C++ 并没有对__restrict__ 做任何事情，因为它是一个实现扩展。

标签： c++ pass-by-reference restrict-qualifier

【解决方案1】：

您正在向后看__restrict__。

__restrict__ 是一个实现扩展，程序员可以使用它来表示意图，以最大限度地提高生成的代码质量和性能（“优化”）。

这不是检查，也不是对程序的附加约束。

它不是类型系统的一部分，所以它不是函数类型的一部分，所以它不能在调用点（通常）强制执行。

就像其他一些扩展名（例如__builtin_unreachable），你用来告诉编译器一些事情。

在这种情况下，您是在告诉它“我不是通过任何其他指针来引用指针”。

您不是在问它“请阻止我通过任何其他指针引用指针”。

C 和 C++ 编译器已经尽可能地执行强大的“别名”检查。在自动混叠检测无法工作的情况下（例如，翻译单元边界）。由于自动别名检测无法工作，__restrict__ 无法强制执行。

而且，即使可以，这也与修饰符的目的相反。

【讨论】：

【解决方案2】：

在非常一般的情况下，不可能在编译时诊断它。作为一个简单的反例，请考虑：

 void foo(int* __restrict__ a, int * __restrict__ b);

 int x;
 int y;
 std::cin >> x >> y;
 int* a = (x%2) ? &x : &y;
 int* b = (y%2) ? &x : &y;
 foo(a,b);

编译器无法知道a 和b 是否会指向同一个int。实际上，如果编译器可以进行这样的分析，就不需要__restrict__ 限定符，因为这样编译器就可以自己判断两个指针是否用于访问相同的内存。

【讨论】：

【解决方案3】：

一般来说，检测restrict 违规并不容易。假设你有一个函数

void bar(int* p1, int* p2) {
    foo(*p1, *p2);
}

在这种情况下编译器应该怎么做？

在某些情况下（例如在您的示例中），可以检测到 restrict 违规并被某些编译器检测到。例如，带有-Wrestrict 的 GCC 会产生警告：

警告：将参数 1 传递给具有参数 2 的限制限定参数别名

-Wrestrict 上的 GCC documentation 读取：

当restrict-qualified 参数（或者，在 C++ 中，__restrict-qualified 参数）引用的对象被另一个参数别名时，或者当此类对象之间的副本重叠时发出警告。

您可以使用 -Werror=restrict 选项将此警告变为错误。

【讨论】：