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c++ - 符合标准的编译器应该能够将这些指针比较中的哪一个优化为“始终为假”？

问题描述

为了更好地理解指针别名不变量在优化过程中的表现，我将一些代码插入著名的 Compiler Explorer中，我将在此重复：

#include <cstring>

bool a(int *foo, int *bar) {
    (void) *foo, (void) *bar;
    return foo == bar;
}

bool b(int *foo, float *bar) {
    (void) *foo, (void) *bar;
    return foo == reinterpret_cast<int *>(bar);
}

bool c(int *foo, int *bar) {
    (void) *foo, (void) *bar;
    // It's undefined behavior for memcpyed memory ranges to overlap (i.e. alias)
    std::memcpy(foo, bar, sizeof(int));
    return foo == bar;
}

bool d(int *__restrict foo, int *__restrict bar) {
    (void) *foo, (void) *bar;
    return foo == bar;
}

当前版本的 Clang 和 GCC 都没有将这些函数中的任何一个编译为始终返回false，所以我的问题是，这些函数中的哪一个在仍然符合 C++ 标准的同时可以编译为始终返回false？我的（非常有限的）理解说b, c, 并且d都应该以这种方式优化，但我不自信（我也认识到这__restrict不在标准中，但假装它具有它定义的语义编译器）。

更新

我在每个函数的顶部都包含了对两个指针的取消引用（因此它们不能是nullptr），并使std::memcpy调用实际上复制了一个int.

更新 2

添加了一条评论来解释我的意图std::memcpy。

标签： c++compiler-optimizationstrict-aliasing

解决方案

因为a这是显而易见的。对于b代码实际上是正确的，编译器无法做出任何假设。考虑这个调用b：

int x[2]{};
b(x,reinterpret_cast<float*>(x+1));

如果您正在访问两个参数的值，编译器可能会做出以下假设：

bool b(int *foo, float *bar) {
    *foo=10;  //*foo is an int (or unsigned int) 
              //and if foo is a member of a union 
              //*foo is the active member
    *bar+0.f; //bar must be a float within its lifetime so it cannot be
              //in the same union as *foo
    return foo == reinterpret_cast<int *>(bar);//so always false
    }

因为c我同意你的分析，一个非常聪明的编译器可以优化比较。

因为d，根据 C 标准，restrict仅暗示访问对象的方式，而不是指针的值，请参阅 N1570 中的§6.7.3

通过限制限定指针访问的对象与该指针具有特殊关联。这种关联，在下面的 6.7.3.1 中定义，要求对该对象的所有访问都直接或间接地使用该特定指针的值。

与访问指向对象的情况一样，b智能编译器可以做出假设：

bool d(int *__restrict foo, int *__restrict bar) {
  *foo=10;
  *bar=12;//So foo and bar point to different objects
  return foo == bar;//always false
  }

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