C ++でrestrictキーワードはどういう意味ですか？

C ++では、restrictキーワードはどういう意味ですか？

関数に指定された2つ以上のポインターが重複しないことを意味しますか？他に何を意味しますか？

Christer Ericsonは、彼の論文「Memory Optimization」で、restrictまだC ++標準の一部ではありませんが、多くのコンパイラーでサポートされており、可能な場合は使用することをお勧めしています。

キーワードを制限する

！1999 ANSI / ISO C標準の新機能

！C ++標準にはまだ含まれていませんが、多くのC ++コンパイラでサポートされています

！ヒントのみなので、何もせず、引き続き適合している可能性があります

制限付きのポインタ（または参照）...

！...基本的に、コンパイラーは、ポインターのスコープについて、ポインターのターゲットにはそのポインター（およびそこからコピーされたポインター）を介してのみアクセスすることを約束します。

それをサポートするC ++コンパイラでは、Cと同じように動作するはずです。

詳細については、このSO投稿を参照してください 。C99の「restrict」キーワードの実際の使用法

エリクソンの論文にざっと目を通すのに30分かかります。それは興味深く、一見の価値があります。

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また、IBMのAIX C / C ++コンパイラが__restrict__キーワードをサポートしていることもわかりました。

次のプログラムはg ++で正常にコンパイルされるため、g ++もこれをサポートしているようです。

#include <stdio.h>

int foo(int * __restrict__ a, int * __restrict__ b) {
    return *a + *b;
}

int main(void) {
    int a = 1, b = 1, c;

    c = foo(&a, &b);

    printf("c == %d\n", c);

    return 0;
}

私はまた、の使用に関する素晴らしい記事を見つけましたrestrict：

制限キーワードの謎を解く

編集2

C ++プログラムでの制限の使用について具体的に説明している記事に出くわしました。

Load-hit-storesと__restrictキーワード

また、Microsoft Visual C ++ も__restrictキーワードをサポートしています。

他の人が言ったように、ifはC ++ 14の時点では何も意味しないので__restrict__、C99と同じように機能するGCC拡張を考えてみましょうrestrict。

C99

restrict2つのポインタが重複するメモリ領域を指すことはできないと述べています。最も一般的な使用法は関数の引数です。

これにより、関数の呼び出し方法が制限されますが、より多くのコンパイル最適化が可能になります。

呼び出し元がrestrict契約に従わない場合、動作は未定義です。

C99 N1256ドラフト 6.7.3 / 7「タイプ修飾子」と言います。

制限修飾子（レジスタストレージクラスなど）の使用目的は、最適化を促進することであり、適合プログラムを構成するすべての前処理翻訳単位から修飾子のすべてのインスタンスを削除しても、その意味（つまり、観察可能な動作）は変わりません。

6.7.3.1「制限の正式な定義」では、詳細について説明しています。

可能な最適化

Wikipediaの例では、され、非常照明します。

これは、1つのアセンブリ命令を保存する方法を明確に示しています。

制限なし：

void f(int *a, int *b, int *x) {
  *a += *x;
  *b += *x;
}

疑似アセンブリ：

load R1 ← *x    ; Load the value of x pointer
load R2 ← *a    ; Load the value of a pointer
add R2 += R1    ; Perform Addition
set R2 → *a     ; Update the value of a pointer
; Similarly for b, note that x is loaded twice,
; because x may point to a (a aliased by x) thus 
; the value of x will change when the value of a
; changes.
load R1 ← *x
load R2 ← *b
add R2 += R1
set R2 → *b

制限あり：

void fr(int *restrict a, int *restrict b, int *restrict x);

疑似アセンブリ：

load R1 ← *x
load R2 ← *a
add R2 += R1
set R2 → *a
; Note that x is not reloaded,
; because the compiler knows it is unchanged
; "load R1 ← *x" is no longer needed.
load R2 ← *b
add R2 += R1
set R2 → *b

GCCは本当にそれをしますか？

g++ 4.8 Linux x86-64：

g++ -g -std=gnu++98 -O0 -c main.cpp
objdump -S main.o

で-O0、それらは同じです。

と-O3：

void f(int *a, int *b, int *x) {
    *a += *x;
   0:   8b 02                   mov    (%rdx),%eax
   2:   01 07                   add    %eax,(%rdi)
    *b += *x;
   4:   8b 02                   mov    (%rdx),%eax
   6:   01 06                   add    %eax,(%rsi)  

void fr(int *__restrict__ a, int *__restrict__ b, int *__restrict__ x) {
    *a += *x;
  10:   8b 02                   mov    (%rdx),%eax
  12:   01 07                   add    %eax,(%rdi)
    *b += *x;
  14:   01 06                   add    %eax,(%rsi) 

初心者の場合、呼び出し規約は次のとおりです。

• rdi =最初のパラメータ
• rsi = 2番目のパラメーター
• rdx = 3番目のパラメーター

GCCの出力はwikiの記事よりもさらに明確でした：4つの指示対3つの指示。

配列

ここまでは、単一の命令貯蓄を持っていますが、ポインタがオーバーループする配列を表す場合で述べたように、一般的なユースケースは、その後、命令の束が、保存することができsupercatとマイケル。

例を考えてみましょう：

void f(char *restrict p1, char *restrict p2, size_t size) {
     for (size_t i = 0; i < size; i++) {
         p1[i] = 4;
         p2[i] = 9;
     }
 }

のためrestrict、スマートコンパイラ（または人間）はそれを次のように最適化できます。

memset(p1, 4, size);
memset(p2, 9, size);

まともなlibc実装（glibcなど）でアセンブリ最適化される可能性があるため、潜在的にはるかに効率的です。パフォーマンスの観点から、std :: memcpy（）またはstd :: copy（）を使用する方が良いですか？おそらくSIMD命令で。

制限なしでは、この最適化は実行できません。たとえば、次のことを考慮してください。

char p1[4];
char *p2 = &p1[1];
f(p1, p2, 3);

次にforバージョンは次のようになります：

p1 == {4, 4, 4, 9}

しばらくmemsetバージョンが作ります：

p1 == {4, 9, 9, 9}

GCCは本当にそれをしますか？

GCC 5.2.1.Linux x86-64 Ubuntu 15.10：

gcc -g -std=c99 -O0 -c main.c
objdump -dr main.o

では-O0、どちらも同じです。

と-O3：

• 制限付き：

  3f0:   48 85 d2                test   %rdx,%rdx
  3f3:   74 33                   je     428 <fr+0x38>
  3f5:   55                      push   %rbp
  3f6:   53                      push   %rbx
  3f7:   48 89 f5                mov    %rsi,%rbp
  3fa:   be 04 00 00 00          mov    $0x4,%esi
  3ff:   48 89 d3                mov    %rdx,%rbx
  402:   48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
  406:   e8 00 00 00 00          callq  40b <fr+0x1b>
                          407: R_X86_64_PC32      memset-0x4
  40b:   48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp
  40f:   48 89 da                mov    %rbx,%rdx
  412:   48 89 ef                mov    %rbp,%rdi
  415:   5b                      pop    %rbx
  416:   5d                      pop    %rbp
  417:   be 09 00 00 00          mov    $0x9,%esi
  41c:   e9 00 00 00 00          jmpq   421 <fr+0x31>
                          41d: R_X86_64_PC32      memset-0x4
  421:   0f 1f 80 00 00 00 00    nopl   0x0(%rax)
  428:   f3 c3                   repz retq

  memset予想通り2つの呼び出し。

• 制限なし：stdlib呼び出しなし、ここで再現するつもりはない16回の反復幅のループ展開のみ :-)

私はそれらをベンチマークする忍耐力がありませんでしたが、制限バージョンの方が速くなると思います。

厳格なエイリアシングルール

restrictキーワードは、互換性のあるタイプのポインタ（例えば、2に影響を与えint*、厳密なエイリアシング規則は互換性のない型をエイリアシングすると、デフォルトでは未定義の動作であることを言うので）、およびコンパイラが想定できるので、それが離れて起こると最適化しません。

参照：厳密なエイリアスルールとは何ですか？

参考資料として機能しますか？

GCCのドキュメントによると、次のようになっています：https : //gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-5.1.0/gcc/Restricted-Pointers.html構文：

int &__restrict__ rref

thisメンバー関数のバージョンもあります：

void T::fn () __restrict__

何もない。C99標準に追加されました。

これは、このキーワードを追加するための最初の提案です。しかし、ひどく指摘したように、これはC99の機能です。C ++とは関係ありません。

C ++にはそのようなキーワードはありません。C ++キーワードのリストは、C ++言語標準のセクション2.11 / 1にあります。restrictC言語のC99バージョンのキーワードであり、C ++ではありません。

一部のCライブラリのヘッダーファイルはキーワードを使用するため、C ++言語はそれに対して何らかの処理を行う必要があります。最低限、キーワードを無視するため、＃defineでキーワードを空白のマクロに定義してキーワードを抑制する必要はありません。 。