Comment les règles d'alias strictes affectent-elles l'optimisation du compilateur dans le code C/C ?

Règles d'alias strictes et optimisation des fonctions

Considérez la fonction suivante :

inline u64 Swap_64(u64 x)
{
    u64 tmp;
    (*(u32*)&tmp)       = Swap_32(*(((u32*)&x)+1));
    (*(((u32*)&tmp)+1)) = Swap_32(*(u32*) &x);

    return tmp;
}

Bien qu'elle puisse sembler inoffensive, ce code présente un comportement suspect lorsque l'optimisation est activée. Le compilateur semble "optimiser" les affectations à la variable temporaire tmp. Pour comprendre pourquoi cela se produit, nous devons nous pencher sur les « règles d'alias strictes ». un type différent est illégal, même si les pointeurs pointent vers la même mémoire. Cela permet au compilateur de supposer que les pointeurs de différents types ne se superposent pas (ne se chevauchent pas) et d'optimiser en conséquence. Considérez l'exemple fourni dans la question.

Dans Swap_64, tmp est de type u64, tandis que x est de type u32. Le compilateur interprète &x comme un pointeur vers un objet u32. Selon des règles strictes d'alias, l'accès à cette mémoire via un pointeur vers un objet u64 (&tmp) est illégal.

Optimisation et comportement non défini

Lorsque le niveau est élevé l'optimisation est activée, le compilateur remarque que les affectations à tmp pourraient être optimisées puisque la mémoire vers laquelle il pointe n'est pas réellement modifiée. Cette optimisation est dans les droits du compilateur, car des règles d'alias strictes lui permettraient de supposer que &x et &tmp pointent vers une mémoire différente.

Cependant, cette optimisation repose sur l'hypothèse que la mémoire pointée par &x n’est pas accessible via un pointeur d’un type différent. En violant des règles strictes d'alias, le code introduit un comportement indéfini. Le compilateur est libre de faire ce qu'il veut dans de tels scénarios, y compris des opérations apparemment inoffensives comme l'optimisation des affectations. Par conséquent, lorsque l'optimisation est activée, le code cesse de fonctionner comme prévu.

Solution

Pour résoudre ce problème, il faut s'assurer que les règles strictes d'alias ne sont pas violées. Une approche consiste à utiliser une union pour réinterpréter les bits de x comme un u64. Cela garantit que la même mémoire est accessible via le type approprié, évitant ainsi la violation de règles d'alias strictes et permettant au code de fonctionner correctement même avec les optimisations activées.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!