c语言中volatile和restrict的解释

最新推荐文章于 2025-02-26 20:55:35 发布

tianfangk

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分类专栏： C语言文章标签：语言编译器 c 优化 fortran

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本文详细解释了volatile和restrict关键字在C语言中的用法和意义，包括它们如何帮助编译器进行优化以及如何确保数据的一致性和唯一访问路径。

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两个关键字：volatile和restrict，两者都是为了方便编译器的优化。

volatile告诉编译器该被变量除了可被程序修改意外还可能被其他代理修改，因此，当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，而不是使用寄存器中的缓存。比如
val1=x;
val2=x;
如果没有声明volatile，系统在给val2赋值的时候可能直接从寄存器读取x（假定聪明的编译器优化了），而不是从内存的初始位置，那么在两次赋值之间，x完全有可能被被某些编译器未知的因素更改（比如：操作系统、硬件或者其它线程等）。如果声明为volatile，编译器将不使用缓存，而是每次都从内存重新读取x。

而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。这个关键字据说来源于古老的FORTRAN。有兴趣的看看这个。