Русская Википедия:Restrict
restrict — ключевое слово в языке программирования C, введённое стандартом C99 и используемое в объявлениях указателей.
char * restrict p1;
int ** restrict p2;
float * restrict p3, * restrict p4;
Ключевое слово restrict
позволяет программисту сообщить компилятору, что объявляемый указатель адресует область памяти, на которую не ссылается никакой другой указатель. Гарантию того, что на участок памяти не будут ссылаться более одного указателя, даёт программист. При этом оптимизирующий компилятор может генерировать более эффективный код (пример см. ниже).
Использование ключевого слова restrict
при объявлении других объектов (не указателей) не определено стандартом.
При использовании ключевого слова restrict
программа, написанная на «умном» C, может сравниться по скорости с программой, написанной на «глупом» Fortran[1].
В языке C++ нет ключевого слова restrict
(не описано в стандарте), но разработчики разных компиляторов C++ добавили аналогичные по назначению ключевые слова, например:
__restrict
и__restrict__
у GNU Compiler Collection[2];__restrict
и__declspec(restrict)
у Visual C++;__restrict__
у Clang.
Пример оптимизации
Компилятор может создавать меньше кода, если знает, что только один указатель адресует один блок памяти. Рассмотрим пример. Определена следующая функция:
void updatePtrs(
size_t* ptrA,
size_t* ptrB,
size_t* val
) {
*ptrA += *val;
*ptrB += *val;
}
Указатели ptrA
, ptrB
и val
могут ссылаться на один и тот же блок памяти.
Для этой функции компилятор будет генерировать примерно следующий код:
load R1 ← *val ; прочитать значение из памяти по указателю val
load R2 ← *ptrA ; прочитать значение из памяти по указателю ptrA
add R2 += R1 ; выполнить сложение
set R2 → *ptrA ; записать результат в память по указателю ptrA
; аналогично для ptrB
load R1 ← *val ; чтение по val второй раз
load R2 ← *ptrB
add R2 += R1
set R2 → *ptrB
Обратите внимание, что значение по указателю val
считывается из памяти дважды. Это происходит из-за того, что указатель ptrA
может ссылаться на тот же блок памяти, что и val
, то есть значение val
может измениться при записи значения по указателю ptrA
.
При использовании ключевого слова restrict
определение функции будет следующим:
void updatePtrs(
size_t* restrict ptrA,
size_t* restrict ptrB,
size_t* restrict val
) {
*ptrA += *val;
*ptrB += *val;
}
Ключевое слово restrict
сообщает компилятору, что указатели ptrA
, ptrB
и val
никогда не адресуют один и тот же блок памяти. Это гарантируется программистом.
В этом случае компилятор будет генерировать примерно следующий код:
load R1 ← *val
load R2 ← *ptrA
add R2 += R1
set R2 → *ptrA
; load R1 ← *val ; отсутствует
load R2 ← *ptrB
add R2 += R1
set R2 → *ptrB
Заметьте, что код стал короче из-за того, что значение val
читается из памяти только один раз.
Примеры неопределённого поведения
Указатель с квалификатором типа restrict
на указатель с квалификатором типа restrict
может быть определён только во вложенном блоке. Пример:
struct T { int i; };
struct T var_1;
int main() {
struct T* restrict var_2 = &var_1;
int* restrict var_3 = &var_2->i; // undefined behavior
{
int* restrict var_4 = &var_2->i; // допустимо
}
return 0;
}
Определение указателя var_3
— неопределённое поведение, так как var_3
находится в одном блоке с var_2
. Определение var_4
находится во вложенном блоке и допустимо.
__restrict для методов в C++
Ключевое слово __restrict
для метода структуры или класса C++ обозначает, что указатель Шаблон:Cpp имеет тип «Шаблон:Cpp». Пример:
struct T {
void method () __restrict {}
};
Литература
См. также
- Demystifying the restrict keywordШаблон:Ref-en. Объяснение и примеры использования.
- Шаблон:Cite web
- Restricted pointers in CШаблон:Ref-en. Причины введения.
Примечания
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ gnu.org Restricting pointer aliasing Шаблон:WaybackШаблон:Ref-en. Документация gcc.