一次難忘的面試經歷

多年前，一次互聯網某廠實習生的面試題，題目的代碼片段很簡單，如下：

?1??#include?2??int?main()3?{4??????int?*restrict?pInt?=?(int*)malloc(4);5??????int?*pNewInt?=?pInt;6??????return?0;7?} 12345678

面試官問我運行結果是什么，我居然當時不加思索的回答，編譯器會報錯。當時個人理解是這樣的，首先用malloc函數分配了一個4Bytes大小的內存，并讓pInt指針指向它。同時pInt指針，也被restrict關鍵字修飾。而restrict就是用來表明是訪問一個數據對象的唯一且初始的方式。因此在第5行中，將pInt的值賦值給了另一個指針pNewInt就是錯誤的。但是遺憾的是，這種錯誤編譯器是不會報錯的。下面我們就這個問題來聊一聊restrict關鍵字。

不使用restrict關鍵字

restrict關鍵字實際上在C99標準出來以前，編譯器就已經開始支持類似restrict的語句了，如編譯器定義了__restrict。restrict關鍵字，實際上是用來指示編譯器對代碼進行優化的。在分析具體含義以前，我們先來看一個沒有用restrict的例子。

在main函數中定義了三個參數p、q、r。這之后調用了f函數，并把p和q的地址傳遞進去。在f中根據這兩個地址，將p和q分別設置為2和3，最后把p的值2當做函數返回值返回，并賦值給整形變量r。這個代碼很簡單，不過重點不是看它，而是它的反匯編代碼，下面我們通過objdump工具執行objdump -j .text -l -C -S test來生成匯編代碼。?首先來看下main函數的匯編代碼。如下圖所示

在反匯編代碼中的可以看到，分別將p和q的地址分別賦值給了rdi和 rsi寄存器。即rdi保存了p的地址，rsi保存了q的地址。之后調用了f函數。而在f函數的反匯編代碼中，通過如下圖所示能確認rdi確實保存著p的地址

?接著，如下圖所示，可以看到通過調用了puts函數向屏幕打印信息

最后，f函數最后用rax所指向區域的值，賦給了eax寄存器，即將p的值放入eax作為返回值返回。

好了，現在有一個疑問，代碼其對應的反匯編代碼干嘛不直接把立即數2直接賦值給eax,反而多此一舉從rax所指向的內存中把2取出來給eax呢？因為編譯器之所以不直接把2賦值給eax,而非要從內存中獲取，就是擔心代碼中會通過其他指針訪問p所占的區域。在test.c的代碼中我們通過指針a訪問了p所占的區域，但是編譯器不知道指針b是否也是指向p所占的區域，通過指針b是否也對該區域做了修改。因此編譯器只能根據return *a，從內存中將2取出來賦值給eax。

使用restrict關鍵字

好了，怎么樣才能讓編譯器變得聰明一點呢？這個時候restrict就派上用場了。修改上面代碼

?運行編譯命令gcc -g -O2 -std=c99 -o test test.c進行編譯，使用反匯編工具objdump查看發現

可以看到直接把2賦給了eax寄存器，作為f的返回值返回了。看明白了吧，restrict關鍵字起作用了，編譯器檢測到指針a和b都使用了restrict關鍵字，也就是說，它們所指向的空間都只能通過指針a和b訪問，不會有其他途徑。這個時候，編譯器就可以放心大膽地進行優化了，直接把2賦給了eax,而不用再從內存中獲取了。這樣，f的執行效率也提高了。這里還有一點需要注意，C 程序并不支持restrict關鍵字，但是可以使用“__restrict”關鍵字。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的通过反汇编来理解restrict关键字的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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