C99 'restrict' 키워드를 실제로 사용하시겠습니까?

C99 'restrict' 키워드를 실제로 사용하시겠습니까?

몇 가지 문서와 질문/답변을 훑어보던 중 언급되어 있는 것을 보았습니다.저는 포인터를 다른 곳을 가리키는 데 사용하지 않겠다는 프로그래머의 약속이라는 간단한 설명을 읽었습니다.

이것을 실제로 사용할 가치가 있는 현실적인 사례를 제안할 수 있는 사람이 있습니까?

restrict기본 오브젝트에 액세스하는 것은 포인터뿐이라고 합니다.포인터 에일리어스의 가능성을 배제하고 컴파일러에 의한 최적화를 개선합니다.

예를 들어 메모리 내에 숫자의 벡터를 곱할 수 있는 특수한 명령어를 가진 기계가 있으며, 다음과 같은 코드를 가지고 있다고 가정합니다.

void MultiplyArrays(int* dest, int* src1, int* src2, int n)
{
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        dest[i] = src1[i]*src2[i];
    }
}

의 경우에 .dest,src1 , , , , 입니다.src2overlap즉한 에 한 가지다restrict컴파일러는 벡터 명령을 사용하여 이 코드를 자유롭게 최적화할 수 있습니다.

에 대한 항목이 있습니다.restrict, 여기에 다른 예를 제시하겠습니다.

위키피디아의 예는 매우 밝다.

하나의 어셈블리 명령을 저장할 수 있는 방법을 명확하게 보여줍니다.

제한 없음:

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

유사 어셈블리:

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

제한 있음:

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

유사 어셈블리:

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

GCC가 정말 그렇게 하나요?

GCC 4.8 Linux x86-64:

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

★★★★★★★★★★★★★★★★ -O0 똑같아요.

★★★★★★★★★★★★★★★★ -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) 

미개시의 경우, 발신자 규약은 다음과 같습니다.

• rdi= parameter = 첫 번째 파라미터
• rsi= parameter = 세컨드 파라미터
• rdx= 번째 파라미터 = 세 번째 파라미터

GCC의 출력은 Wiki 기사보다 더 명확했다: 4개의 명령과 3개의 명령.

어레이

지금까지는 단일 명령어를 절약할 수 있었지만 포인터가 루프오버할 어레이를 나타내는 일반적인 사용 사례인 경우 슈퍼캣에서 언급한 것처럼 여러 명령을 저장할 수 있습니다.

예를 들어 다음과 같습니다.

void f(char *restrict p1, char *restrict p2) {
    for (int i = 0; i < 50; i++) {
        p1[i] = 4;
        p2[i] = 9;
    }
}

에 에.restrict스마트 컴파일러(또는 인간)는 다음을 위해 이를 최적화할 수 있습니다.

memset(p1, 4, 50);
memset(p2, 9, 50);

적절한 libc 구현(glibc 등)에서 어셈블리가 최적화되어 있기 때문에 훨씬 효율적일 수 있습니다.퍼포먼스에 관해서는 std::memcpy() 또는 std::copy() 중 어느 쪽을 사용하는 것이 좋습니까?

GCC가 정말 그렇게 하나요?

GCC 5.2.1Linux x86-64 Ubuntu 15.10:

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

★★★★★★★★★★★★★★★★ -O0 다 다 똑같아요.

★★★★★★★★★★★★★★★★ -O3:

• 제한 있음:

  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
  

  memset이치노

• 제한 없음: stdlib 콜은 없습니다.16회 반복 와이드 루프 언롤링뿐입니다.여기서 재현할 생각은 없습니다:-)

벤치마킹할 만한 인내심은 없었지만, 제한 버전이 더 빠를 것 같습니다.

C99

완성도를 높이기 위해 기준을 살펴보자.

restrict는, 2개의 포인터가 중복하는 메모리 영역을 가리킬 수 없다고 합니다.가장 일반적인 용도는 함수 인수입니다.

이는 함수를 호출하는 방법을 제한하지만 더 많은 컴파일 시간 최적화를 허용합니다.

발신자가 에 따르지 않는 경우restrict계약, 정의되지 않은 동작

C99 N1256 드래프트 6.7.3/7 "유형 적격자"에는 다음과 같이 기술되어 있습니다.

제한 한정자(레지스터 스토리지 클래스 등)의 목적은 최적화를 촉진하는 것이며, 적합 프로그램을 구성하는 모든 전처리 변환 단위에서 한정자의 모든 인스턴스를 삭제해도 그 의미는 변경되지 않습니다(즉, 관찰 가능한 동작).

6.7.3.1 "제한의 공식 정의"는 뼈아픈 세부사항을 제공한다.

엄밀한 에일리어스 규칙

그restrict키워드는 호환되는 유형의 포인터에만 영향을 줍니다(예: 2개).int*엄밀한 에일리어스 규칙에서는 비호환 타입의 에일리어스는 디폴트로 정의되지 않은 동작으로 되어 있기 때문에 컴파일러는 이 동작이 발생하지 않는다고 가정하고 최적화할 수 있습니다.

참조: 엄밀한 에일리어스 규칙이란 무엇입니까?

「 」를 참조해 주세요.

• C++14의 아날로그는 아직 없습니다.restrict단, GCC에는__restrict__내선번호:C++에서 restrict 키워드는 무엇을 의미합니까?
• 많은 질문을 던진다: 이 코드는 UB인가 아닌가?
  • 예제를 통한 한정자 이해
  • 제한된 포인터 질문
  • 제한된 포인터를 다른 포인터에 할당하고 두 번째 포인터를 사용하여 값을 수정하는 것이 합법적입니까?
• "사용 시기" 질문:제한을 사용할 때와 사용하지 않을 때
• 관련 GCC__attribute__((malloc))함수의 반환값에는 에일리어스가 없음을 나타냅니다.GCC : _ _ _ attribute _ _ ( malloc )

언급URL : https://stackoverflow.com/questions/745870/realistic-usage-of-the-c99-restrict-keyword