C の「restrict」キーワードはポインター操作をどのように最適化しますか?

C における replace キーワードの役割

C では、 restrict キーワードはコンパイラに 2 つまたは関数へのポインタ引数がメモリ内で重複しないように追加します。この情報を提供することで、コンパイラーはより積極的な最適化を実行でき、コードが高速化される可能性があります。

定義と使用法

restrict キーワードは、ポインター宣言を変更するために使用されます。関数の引数とローカル変数の両方に適用できます。ポインタを制限するための構文は次のとおりです。

type *restrict pointer_name;

最適化の利点

restrict キーワードを使用することにより、コンパイラは、制限されたポインタがそれぞれのエイリアスを持たないと想定できます。他の。この知識により、次のことが可能になります。

• 重複するメモリ領域をチェックする必要性を回避して命令を保存する。
• アドレス算術最適化やキャッシュ最適化などの最適化を実行する。
• 複数のポインタ逆参照が実行されない場合は、並行して実行します。 alias.

配列の最適化

restrict キーワードの重要な使用法は、ポインターベースの配列に対するループの最適化です。配列ポインターを制限することにより、コンパイラーは、アクセスされた要素間に重複がないと推測できます。これにより、次のような最適化を実行できます。

• ループ展開
• ベクトル化
• 並列化

たとえば、次のループについて考えてみましょう。 :

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;
    }
}

restrict キーワードを使用すると、コンパイラはこのループを次のように最適化します。

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

制限事項

restrict キーワードは、互換性のある型のポインターでのみ機能します。厳密なエイリアシング ルールにより、互換性のない型のエイリアスが禁止され、コンパイラが安全な想定を行うことができます。

可用性

C 14 では、restrict キーワードは予約語です。しかし何の効果もありません。これはもともと C99 標準で定義されており、C99 の replace キーワードをサポートするコンパイラによってサポートされています。

結論

restrict キーワードは C にとって貴重なツールですコードのパフォーマンスを向上させたいと考えているプログラマー。ポインターが重複しないことをコンパイラーに通知することで、より積極的な最適化が可能になり、実行時間が短縮されます。ただし、未定義の動作を避けるために、restrict キーワードを正しく使用することが重要です。

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