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c++ - 可以使用 C++ 中的严格别名来模拟 C 的限制关键字吗？

coder 2023-05-31 原文

问题

restrict C++ 中缺少 C 中的关键字，因此出于兴趣，我一直在寻找一种方法来模拟 C++ 中的相同功能。

具体来说，我希望以下内容是等价的:

// C
void func(S *restrict a, S *restrict b)

// C++
void func(noalias<S, 1> a, noalias<S, 2> b)

在哪里 noalias<T, n>

  • 行为类似于 T*当使用 -> 访问时和 *
  • 可以从 T* 构造(因此该函数可以称为 func(t1, t2) ，其中 t1 和 t2 都是 T* 类型)
  • 索引n指定变量的“别名类”，以便 noalias<T, n> 类型的变量和 noalias<T, m>可以假定永远不会为 n != m 起别名。

一次尝试

这是我有严重缺陷的解决方案:

template <typename T, int n>
class noalias
{
    struct T2 : T {};
    T *t;

public:
    noalias(T *t_) : t(t_) {}
    T2 *operator->() const {return static_cast<T2*>(t);} // <-- UB
};

当使用 -> 访问时，它会转换内部存储的 T*到 noalias<T, n>::T2*并返回它。因为这是每个 n 的不同类型，严格的别名规则确保它们永远不会别名。此外，由于 T2源自 T ，返回的指针的行为就像 T* .太好了!

更好的是，代码编译并且汇编输出确认它具有预期的效果。

问题是 static_cast .如果 t确实指向 T2 类型的对象那么这就可以了。但是t指向 T所以这是UB。在实践中，由于 T2是一个对 T 没有任何额外内容的子类它可能具有相同的数据布局，因此成员访问 T2*将寻找与 T 中相同的偏移量的成员一切都会好起来的。

但是有一个 n -dependent 类是严格别名所必需的，并且该类派生自 T也是必要的，以便可以将指针视为 T* .所以UB似乎是不可避免的。

问题

  • 这可以在不调用 UB 的情况下在 c++14 中完成 - 可能使用完全不同的想法吗？

  • 如果不是，那么我听说过 c++1z 中的“点运算符”；这样可以吗？

  • 如果是上述情况，将类似于 noalias会出现在标准库中吗？

最佳答案

您可以使用 __restrict__ GCC 扩展来取消/别名。

来自文档

除了允许使用受限指针外，还可以指定受限引用，这表明该引用在本地上下文中没有别名。

void fn (int *__restrict__ rptr, int &__restrict__ rref)
{
/* ... */
}

在 fn 的主体中，rptr 指向一个无别名整数，而 rref 指的是一个(不同的)无别名整数。 您还可以通过使用 __restrict__ 作为成员函数限定符来指定成员函数的 this 指针是否为非别名。

void T::fn () __restrict__
{
/* ... */
}

在 T::fn 的主体中，this 将具有有效定义 T *__restrict__ const this。请注意，__restrict__ 成员函数限定符的解释与 const 或 volatile 限定符的解释不同，因为它应用于指针而不是比对象。这与其他实现受限指针的编译器一致。

与所有最外层的参数限定符一样，__restrict__ 在函数定义匹配中被忽略。这意味着您只需要在函数定义中指定 __restrict__，而不是在函数原型(prototype)中。

关于c++ - 可以使用 C++ 中的严格别名来模拟 C 的限制关键字吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/37901245/

amp43coderestrictnoaliasc++c++14strict-aliasing

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