对于 const 限定指针，restrict 是多余的吗？答案

【问题标题】：Is restrict redundant for a const qualified pointer?对于 const 限定指针，restrict 是多余的吗？
【发布时间】：2016-10-06 21:50:13
【问题描述】：

如果我们将例如 f 和 g 定义为：

void f(const int *restrict a, const int *restrict b, int *c){ ... }
void g(const int *         a, const int *         b, int *c){ ... }

假设 f 和 g 具有等效的实体，从调用者的角度来看它们是否相同？
在被调用者中，我们可以对参数做同样的假设吗？
编译器有同样的优化机会吗？

如果restrict 是多余的，我希望所有三个答案都是肯定的。
否则，为什么不呢？

不要考虑不良的编程习惯，例如抛弃const 限定符。

【问题讨论】：

restrict 是一个难以理解的类型限定符，并且具有微妙的影响。建议避免快速选择答案。（披露我确实在下面有一个答案），因为我非常有兴趣在这个有趣的帖子上看到其他人的答案。（感谢新人提出的热门问题）
Does restrict help in C if a pointer is already marked const?的可能重复
确实，重复。如果该问题询问const 在int* const restrict a 中是否是多余的，这将是一个新的更好的问题

标签： c

【解决方案1】：

对于这种情况：

void f(const int *restrict a, const int *restrict b, int *c)

restrict 不是多余的。这意味着编译器可以假定a 和c 没有别名。例如，如果函数体是：

int d = *a;
*c = 5;
d = *a;

然后编译器可以删除第三行。

C11 6.7.3/7 涵盖了这一点：

此关联在下面的 6.7.3.1 中定义，要求所有访问该对象直接或间接使用该特定指针的值。

也就是说，如果一个对象通过a访问，那么该对象是不允许通过b或c访问的。

正式定义见C11 6.7.3.1/4（restrict的正式定义）：

如果 L 用于访问它指定的对象 X 的值，并且 X 也被修改（以任何方式），则适用以下要求：T 不应是 const 限定的

这里T是a指向的声明类型，即const int，L是*a，X 是 a 和 c 指向的任何 int。

【讨论】：

【解决方案2】：

不要考虑不良的编程习惯，例如抛弃 const 限定符。

问题在于，即使在标准 C 中，指针上 const 的存在也不是绑定契约。这只是对程序员的建议，被调用者不会尝试修改指针。只要指针最初未被声明为 const 对象，代码实际上就可以修改指针（在转换之后）。

因此，编译器不能安全地使用const：如果可能的话，他们仍然需要检查被调用者的内容以确保它没有说谎。

【讨论】：

【解决方案3】：

编译器有同样的优化机会吗？

如果我对the standard的理解正确，那么编译器对带有restrict限定指针的版本有更大的优化机会：

在每次执行B [某个代码块] 期间，让L 成为基于P [restrict 限定指针] 具有&L 的任何左值。如果L 用于访问它指定的对象X 的值，并且X 也被修改（通过任何方式），那么以下要求适用：T [P 指向的类型] 不应是 const 限定的。 [..]

[N1570 §6.7.3.1/4，强调我的]

从逻辑上讲，如果对象被修改，那么指向它的指针不应该是 const 限定的。因此，如果指针是 const 限定的，则对象可能不会被修改（以任何方式）。

Xmodified Tconst !Tconst Xmodified -> !Tconst
true      true   false   false // oops, must disallow this case
true      false  true    true
false     true   false   true
false     false  true    true

因此，如果编译器看到T const * restrict，则可以确定该指针“后面”的对象在该指针的生命周期内不能被修改。这样……

假设 f 和 g 具有等价的实体，从调用者的角度来看它们是否相同？

...这对调用者来说比只使用T const * 更有保障。

【讨论】：