c语言中的类型限定词之一restrict

本文详细介绍了C99标准中新增的restrict修饰符,该修饰符用于指明指针是访问对象的唯一途径,这有助于编译器进行更有效的优化。文中还通过实例展示了如何使用restrict来提高代码效率。

C99中新增加了restrict修饰的指针:由restrict修饰的指针是最初唯一对指针所指向的对象进行存取的方法,仅当第二个指针基于第一个时,才能对对象进行存取。对对象的存取都限定于基于由restrict修饰的指针表达式中。

由restrict修饰的指针主要用于函数形参,或指向由malloc()分配的内存空间。restrict数据类型不改变程序的语义。编译器能通过作出restrict修饰的指针是存取对象的唯一方法的假设,更好地优化某些类型的例程。

restrict是c99引入的,它只可以用于限定指针,并表明指针是访问一个数据对象的唯一且初始的方式,考虑下面的例子:

int ar[10];
int * restrict restar=(int *)malloc(10*sizeof(int));
int *par=ar;

这里说明restar是访问由malloc()分配的内存的唯一且初始的方式。par就不是了。
那么:
for(n=0;n<10;n++)
{
par[n]+=5;
restar[n]+=5;
ar[n]*=2;
par[n]+=3;
restar[n]+=3;
}
因为restar是访问分配的内存的唯一且初始的方式,那么编译器可以将上述对restar的操作进行优化:
restar[n]+=8;

而par并不是访问数组ar的唯一方式,因此并不能进行下面的优化:
par[n]+=8;
因为在par[n]+=3前,ar[n]*=2进行了改变。使用了关键字restric,编译器就可以放心地进行优化了。

转自:http://hi.baidu.com/guorendong/item/718a804281497cf5dd0f6c27

restrict是C99标准引入的一个关键字,用于限定指针,主要作用是帮助编译器进行优化,生成更有效率的汇编代码[^3][^4]。 该关键字用于告诉编译器,对象已经被指针所引用,不能通过除该指针外所有其他直接或间接的方式修改该对象的内容,但这并非强制性的规定,使用其他指针访问该内存空间也不会报错。开发者需要在编码时注意只能使用该指针访问特定的内存空间,并多个指针指向的空间也不能重叠,以便于编译器后期的优化。若使用不当,可能会出现意想不到的BUG [^2]。 restrict表明指针是访问一个数据对象的唯一初始方式,即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 [^4]。 例如下面的代码: ```c #include <stdio.h> int foo(int *a, int *b) { *a = 5; *b = 6; return *a + *b; } int rfoo(int *restrict a, int *restrict b) { *a = 5; *b = 6; return *a + *b; } void main(void) { int i = 0; int *a = &i; int *b = &i; printf("%d ", foo(a, b)); // 输出 12 printf("%d ", rfoo(a, b)); // 可能输出 11 } ``` 在这个例子中,函数`rfoo`使用了`restrict`关键字,当传入的指针`a`和`b`指向同一内存地址时,由于编译器会根据`restrict`的语义进行优化,可能会导致输出结果与预期不同 [^1]。 再如: ```c int ar[10]; int* restrict restar = (int*)malloc(10*sizeof(int)); int* par = ar; ``` 这里,指针`restar`是访问`malloc`分配的内存的唯一初始方式,因此声明为`restrict`。然而,`par`指针既不是初始的,也不是访问数组`ar`中数据的唯一方式,所以不用`restrict`限定词 [^5]。 需要注意的是,优化不是确定的,程序满足优化的条件,才可以优化,不满足的不进行优化,对于不加`restrict`的,又没有一些优化的编译选项,一定不进行优化 [^3]。
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