C语言中const、volatile、restrict等类型限定符的区别

最新推荐文章于 2025-12-04 09:21:34 发布

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#语言 #c #编译器 #存储 #fft #优化

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本文详细解析了C语言中的存储类修饰符(auto、register、static、extern)和类型限定符(const、volatile、restrict)，并提供了具体的实例演示。通过深入探讨这三种修饰符的使用场景和特性，帮助读者更好地理解和运用C语言的基础特性。

auto、register、static、extern是属于存储类修饰符。在声明时，存储类修饰符最多只能使用一个，而且无法用在typeof声明中。

而类型限定符是指const、volatile、restrict。声明中可以使用多个类型限定符，顺序没有限制。另外，类型限制符可以用在typeof声明中。

（1）const
对象的类型如果有const限定符，该对象就是常量；在定义该对象之后，就无法修改它。
具体见下面的例子：
int main()
{
   char a[100];
   char c[100];
   int j=100;
   char * p;
   const char *b = a;
   const int i = j;
   const int v[] = {1, 2, 3, 4,5, 6};
   int *k;
   strcpy(a, "helloworld!");
   strcpy(c, "helloChina!");
   b =c;           //可以修改b的值
   /
   printf("b=[%s]\n", b);
   printf("i=[%d]\n", i);
   printf("v[0]=[%d]\n",v[0]);

   return 1;
}

（2）volatile
对象的类型如果有volatile限定符，就可能会被其他执行程序或事件所修改。volatile关键字告诉编译器在每次使用此对象的值时，都要重新读取，即使程序本身并没有修改它的值。

（3）restrict
restrict限定符只适用于对象指针类型。这是C99新增加的，用来告诉编译器，此指针所指向的对象如果被修改，就不可以被此指针以外的方式所存取，不管是直接地还是间接地。

C语言关键字__restrict在Cell上的应用

今天看到在一篇FFT在Cell上的优化文章中，提到关键字__restrict，说是它可以减少一些指令之间的dependency。以前还没有用过这个关键字，google了一下，有个理解比较好：
1. 首先我认为restrict只能修饰参数为指针类型的变量，否则没有意义。
2. 它只能用于修饰函数参数，否则也没有意义。
3. 编译器对它的实现是：（用上面那个函数举例，是个int *a加上int *b的函数）
把*a,*b都读入寄存器中（第一次访存），然后函数体内所有引用*a,*b的地方都使用寄存器里的值，所有对它们的修改也写入寄存器中，最后函数返回时，把寄存器中的值写回a，b指向的地址（第二次访存）。如果函数内部大量引用了a，b指向内存的值，这样的策略可以大大减小访存操作从而提高性能。当然，在x86机器上由于通用寄存器少，当寄存器溢出时，会为*a,*b都生成一个copy（这就是所谓的alias），这样反而会降低性能。但对于例如IA64这种有128个通用寄存器的机器来说，性能应该会大大提高。其实说了这么多，一句“进/出拷贝”就可以说明实质。
4.最后我认为restrict修饰集合类型的数据（例如struct）没有意义，因为对结构体的引用是多次访存，无法通过把值加载到寄存器中而避免多余的访存操作。

在Cell编程中，有些指针只是用来存储数据，某一个函数中总是访问某一个指针的不同区域，这样这个指针声明为__restrict是再好不过了，可以减少存取内存的操作，数据第一次载入寄存器后可以使用到函数退出才写入内存（如果寄存器足够容纳这些数据）。

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。

[典型例子] memcpy() 在 C99 中，restrict 可明确用于 memcpy() 的原型，而在 C89 中必须进行解释。void *memcpy(void *restrict str1, const void *restrict str2, size_tsize);

指针在声明的时候可以用关键字restrict修饰，如
int *restrict p;
将告诉编译器，指针p是访问p所指对象的唯一方式

copy from : http://blog.sina.com.cn/s/blog_611c2bea0100f9jy.html