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<C语言> C99 Restrict memcpy 内存重叠

时间:2019-08-11 22:53:28      阅读:140      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:没有   源码   china   sch   reference   main   you   兴趣   target   

https://my.oschina.net/zidanzzg/blog/812887

https://www.cnblogs.com/dylancao/p/9951838.html

C语言关键字,编译器优化时使用,不要对编译器撒谎,如果把一个指针定义成Restrict , 编译器会相信你,并对程序进行优化,如果出现内存重叠的问题,

编译器不会替你排查。memcpy()会有内存重叠的问题,memove()会提前帮你检查是否有内存重叠的问题。

visual studio 把函数和变量定义成 Restrict 的方法不一样。

变量 : int * __restrict

函数: __declspec(restrict) pointer_return_type function();

__declspec(restrict) float * ma(int size) { float * retval; retval = memptr; memptr += size; return retval; }

 

 

c99中新增加了一个类型定义,就是restrict。

概括的说,关键字restrict只用于限定指针;该关键字用于告知编译器,所有修改该指针所指向内容的操作全部都是基于(base on)该指针的,即不存在其它进行修改操作的途径;这样的后果是帮助编译器进行更好的代码优化,生成更有效率的汇编代码。

举个简单的例子

int foo (int* x, int* y) {
    *x = 0;
    *y = 1;
    return *x;
}

很显然函数foo()的返回值是0,除非参数x和y的值相同。可以想象,99%的情况下该函数都会返回0而不是1。然而编译起必须保证生成100%正确的代码,因此,编译器不能将原有代码替换成下面的更优版本

int f (int* x, int* y) {
    *x = 0;
    *y = 1;
    return 0;
}

现在我们有了restrict这个关键字,就可以利用它来帮助编译器安全的进行代码优化了

int f (int *restrict x, int *restrict y) {
    *x = 0;
    *y = 1;
    return *x;
}

此时,由于指针 x 是修改 *x的唯一途径,编译器可以确认 “*y=1; ”这行代码不会修改 *x的内容,因此可以安全的优化为

int f (int *restrict x, int *restrict y) {
    *x = 0;
    *y = 1;
    return 0;
}

最后注意一点,restrict是C99中定义的关键字,C++目前并未引入;在GCC可通过使用参数” -std=c99” 
来开启对C99的支持

下面是我从C语言核心技术一书上摘的:

void *memcpy( void * restrict dest , const void * restrict src, size_t n) 

这是一个很有用的内存复制函数,由于两个参数都加了restrict限定,所以两块区域不能重叠,即 dest指针所指的区域,不能让别的指针来修改,即src的指针不能修改. 相对应的别一个函数 memmove(void *dest, const void *src, size_t)则可以重叠。

概念:

  restrict,C语言中的一种类型限定符(Type Qualifiers),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。

  渊源:

  restrict是c99标准引入的,它只可以用于限定和约束指针,并表明指针是访问一个数据对象的唯一且初始的方式.即它告诉编译器,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;这样做的好处是,能帮助编译器进行更好的优化代码,生成更有效率的汇编代码.如 int *restrict ptr, ptr 指向的内存单元只能被 ptr访问到,任何同样指向这个内存单元的其他指针都是未定义的,直白点就是无效指针。restrict 的出现是因为 C 语言本身固有的缺陷,C 程序员应当主动地规避这个缺陷,而编译器也会很配合地优化你的代码.

  使用场景:

  • 非常需要性能。
  • 需要改写指针的所指物。
  • 明确知道某两个指针在业务逻辑上不会、也不能重叠

  例子:

技术图片
 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 int foo(int *a, int *b)
 4 {
 5     *a = 5;
 6     *b = 6;
 7     return *a + *b;
 8 }
 9  
10 int rfoo(int *restrict a, int *restrict b)
11 {
12     *a = 5;
13     *b = 6;
14     return *a + *b;
15 }
16 
17 int main()
18 {
19     int i =0;
20     int *a = &i;
21     int *b = &i;
22     
23     printf("%d ",foo(a,b));
24     printf("%d ", rfoo(a,b));
25 
26 }
技术图片

  在gcc 8.1 下的运行结果:

  技术图片

  不过,我有一点是疑惑的,暂时没有想清楚,就是我在自己的ubuntu 16.04上编译,一直是不会运行出来11的结果,感觉是这个关键字没有起作用,网上查了一下没有查到原因,请知道答案的朋友解释一下,多谢.

 

参考文档:

1 https://en.cppreference.com/w/c/language/restrict

 

memcpy是C语言中的库函数,在头文件string.h中,作用是拷贝一定长度的内存的内容,原型分别如下:

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t count)

使用memcpy时,有可能会遇到内存重叠的问题:
技术图片
第一种情况下,拷贝重叠的区域不会出现问题,内容均可以正确的被拷贝。
第二种情况下,问题出现在右边的两个字节,这两个字节的原来的内容首先就被覆盖了,而且没有保存。所以接下来拷贝的时候,拷贝的是已经被覆盖的内容,显然这是有问题的。

通过memmove可以避免这一问题。memmove和memcpy实现一样的功能:内存拷贝。原型如下:

void *memmove(void *dest, const void *src, size_t count)

以下几点你需要了解:

  1. memove可以避免内存拷贝时的重叠问题。
  2. 实际上,memcpy只是memmove的一个子集。
  3. memcpy比memmove的速度要快一些。

有兴趣的,可以看看linux的源码,实现很简单,一看就明白。

/**
 * memcpy - Copy one area of memory to another
 * @dest: Where to copy to
 * @src: Where to copy from
 * @count: The size of the area.
 *
 * You should not use this function to access IO space, use memcpy_toio()
 * or memcpy_fromio() instead.
 */
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t count)
{
	char *tmp = dest;
	const char *s = src;

	while (count--)
		*tmp++ = *s++;
	return dest;
}

/**
 * memmove - Copy one area of memory to another
 * @dest: Where to copy to
 * @src: Where to copy from
 * @count: The size of the area.
 *
 * Unlike memcpy(), memmove() copes with overlapping areas.
 */
void *memmove(void *dest, const void *src, size_t count)
{
	char *tmp;
	const char *s;

	if (dest <= src) {
		tmp = dest;
		s = src;
		while (count--)
			*tmp++ = *s++;
	} else {
		tmp = dest;
		tmp += count;
		s = src;
		s += count;
		while (count--)
			*--tmp = *--s;
	}
	return dest;
}

 

 

<C语言> C99 Restrict memcpy 内存重叠

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原文地址:https://www.cnblogs.com/focus-z/p/11337001.html

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