Question

如果C编译器知道指针没有别名，则它可以执行许多优化。例如，如果我用gcc -O2编译以下函数：

int f_noalias(int *arr, int x)
{
    int res = 0;
    int *p = &arr[17];
    *p = x;
    res += *p;
    res += *p;
    return res;
}

编译器知道读取*p的总结果为x，因此生成的代码与为以下函数生成的代码等效：

int f_noalias2(int *arr, int x)
{
    int *p = &arr[17];
    *p = x;
    return 2*x;
}

但是，如果编译器认为指针可能是别名的，它将不再执行此优化。例如，如果我们修改f，以便在对*p的读取之间调用未知函数，则生成的代码将解除对p的引用两次。编译器假定read_arr函数可能已经修改了p指向的值。

int f_withalias(int *arr, int x)
{
    int res = 0;
    int *p = &arr[17];
    *p = x;
    res += *p;
    read_array(arr);
    res += *p;
    return res;
}

在我的特定程序中，当f函数正在运行时，它所持有的p指针是唯一写入arr数组中该元素的指针。在这段时间中，代码中的其他功能可能会从arr中读取，但不会写入。（不过，它们可能会在arr完成运行后将其他值写入f。）

所以现在我有三个问题：

首先：有没有一种方法可以声明我的变量以向C编译器提供此提示？我尝试向p添加一个限制注释，但是在{{1下}}与gcc -O2

生成的代码相同

f_withalias

第二个：我在这里使用限制的尝试是否有效？我的理解是，限制意味着没有其他指针可以别名p进行读取或写入。但就我而言，int f_restrict(int *arr, int x) { int res = 0; int * restrict p = &arr[17]; *p = x; res += *p; read_array(arr); res += *p; return res; }函数显然也可以访问read_arr指向的arr数组。

第三：如果上一个问题的答案为“否”，我可以尝试代替p来尝试其他方式吗？

基本上，我需要确保如果我在restrict中执行*p = x，那么从f读取的其他函数将立即注意到该写入。但是，即使两次读取之间存在函数调用，我也希望GCC可以将arr[17]到x = *p; y = *p之类的东西进行优化。

Answer 1

首先：有没有一种方法可以声明我的变量以将此提示提供给C编译器？

int * restrict p = &arr[17];断言，在块的持续时间内，仅p和基于p的指针表达式将用于访问任何指向对象p的指针（对象除外）不会以任何方式修改）。这样可以优化您建议的res += *p;。 GCC没有如此优化的事实是GCC中的质量问题。

第二：我在这里尝试使用限制有效吗？ … 基本上，我需要确保如果我在f中执行* p = x，那么从arr [17]读取的其他函数将立即注意到该写操作。

后一个属性不是restrict的有效使用。 p被声明为restrict并且arr[17]是通过p进行修改的事实意味着，不应使用非基于p的指针来访问{{1} }在包含arr[17]的代码块执行期间，甚至无法读取。因此，如果p中的某些内容确实读取了read_array（使用arr[17]，而不是基于arr），则将违反p的断言

有没有办法告诉C编译器指针没有别名存储？

1 个答案: