防止两个对象内部出现混叠

Question

我有一个类似的函数签名

void Mutliply(const MatrixMN& a, const MatrixMN& b, MatrixMN& out);

矩阵类内部有一个float* data;，代表m x n 组件。我想告诉编译器 a 和 b 不给输出矩阵加上别名，所以它不会做大量的加载存储。

我该怎么做呢？我知道我可以传入指向函数签名的指针并用__restrict（在MSVC中）标记指针，但我想保留通过引用传递的对象的习语，其中对象包含指向内存的指针。

我也知道__restrict 不适用于对象引用。

Answer 1

根据优化器的工作方式，顶部的assert(&in1 != &out && &in2 != &out) 可能会起到作用。你也可以去掉 out 参数，相信优化器会去掉多余的副本（当然，假设它是一个纯 out 参数）。如果代码是内联的候选代码，编译器可能会看到它自己没有任何别名。如果restrict 确实不适用于引用参数，则可以对函数调用进行额外的调用，并将所有三个传递给第二个函数，该函数接受适当限制的指针。希望那个会为你内联。

Answer 2

编写一个非导出的（文件-static，private）乘法函数，它接受float* 参数，用restrict 标记参数。让Multiply调用这个函数。

Answer 3

由于您似乎对 __restrict 指针感到满意，所以我会使用您所知道的，但您仍然可以包装它并使用引用提供接口：

void Multiply(const MatrixMN& a, const MatrixMN& b, MatrixMN& out) {
  if (&a == &b || &a == &out || &b == &out) {
    // indicate precondition violation however you like
    assert(!"precondition violated");
    abort();  // assert isn't always executed
  }
  else {
    DoMultiply(&a, &b, &out);
  }
}

void DoMultiply(MatrixMN const * __restrict a, MatrixMN const * __restrict b,
              MatrixMN * __restrict out)
{
  //...
}

将指针版本设为“非公开”，例如将其放置在“详细信息”命名空间中，为其提供内部链接（在这种情况下不适用），或为其指定一个特殊名称。你甚至可以使用局部变量而不是参数并将函数体放在“else”中，但我发现上面的更干净。

Answer 4

如何让宏包装器在编译时本身具有__restrict 效果：（以下是伪代码，未检查）：

#define Multiply(A,B,C) Multiply_restrict(&A, &B, &C)

现在中间方法定义为，

inline void Multiply_restrict(const MatrixMN* __restrict pA,
            const MatrixMN* __restrict pB, MatrixMN* __restrict pC)
{
  Multiply_(*pA, *pB, *pC);
}

最后只需在原来的Multiply 之后添加一个_：

void Mutliply_(const MatrixMN& a, const MatrixMN& b, MatrixMN& out);

所以最终效果将与您调用的完全相同：

Multiply(x, y, answer);