restrict — ключевое слово в языке программирования C, введённое стандартом C99 и используемое в объявлениях указателей.
char * restrict p1; int ** restrict p2; float * restrict p3, * restrict p4;Ключевое слово restrict позволяет программисту сообщить компилятору, что объявляемый указатель адресует область памяти, на которую не ссылается никакой другой указатель. Гарантию того, что на участок памяти не будут ссылаться более одного указателя, даёт программист. При этом оптимизирующий компилятор может генерировать более эффективный код (пример см. ниже).
Использование ключевого слова restrict при объявлении других объектов (не указателей) не определено стандартом.
При использовании ключевого слова restrict программа, написанная на «умном» C, может сравниться по скорости с программой, написанной на «глупом» Fortran.
В языке C++ нет ключевого слова restrict (не описано в стандарте), но разработчики разных компиляторов C++ добавили аналогичные по назначению ключевые слова, например:
- __restrict и __restrict__ у GNU Compiler Collection;
- __restrict и __declspec(restrict) у Visual C++;
- __restrict__ у Clang.
Пример оптимизации
Компилятор может создавать меньше кода, если знает, что только один указатель адресует один блок памяти. Рассмотрим пример. Определена следующая функция:
void updatePtrs( size_t* ptrA, size_t* ptrB, size_t* val ) { *ptrA += *val; *ptrB += *val; }Указатели ptrA, ptrB и val могут ссылаться на один и тот же блок памяти.
Для этой функции компилятор будет генерировать примерно следующий код:
; прочитать значение из памяти по указателю val load R1 ← *val ; прочитать значение из памяти по указателю ptrA load R2 ← *ptrA ; выполнить сложение add R2 += R1 ; записать результат в память по указателю ptrA set R2 → *ptrA ; аналогично для ptrB load R1 ← *val ; чтение по val второй раз load R2 ← *ptrB add R2 += R1 set R2 → *ptrBОбратите внимание, что значение по указателю val считывается из памяти дважды. Это происходит из-за того, что указатель ptrA может ссылаться на тот же блок памяти, что и val, то есть значение val может измениться при записи значения по указателю ptrA.
При использовании ключевого слова restrict определение функции будет следующим:
void updatePtrs( size_t* restrict ptrA, size_t* restrict ptrB, size_t* restrict val ) { *ptrA += *val; *ptrB += *val; }Ключевое слово restrict сообщает компилятору, что указатели ptrA, ptrB и val никогда не адресуют один и тот же блок памяти. Это гарантируется программистом.
В этом случае компилятор будет генерировать примерно следующий код:
load R1 ← *val load R2 ← *ptrA add R2 += R1 set R2 → *ptrA ; load R1 ← *val ; отсутствует load R2 ← *ptrB add R2 += R1 set R2 → *ptrBЗаметьте, что код стал короче из-за того, что значение val читается из памяти только один раз.
Примеры неопределённого поведения
Указатель с квалификатором типа restrict на указатель с квалификатором типа restrict может быть определён только во вложенном блоке. Пример:
struct T { int i; }; struct T var_1; int main() { struct T* restrict var_2 = &var_1; int* restrict var_3 = &var_2->i; // undefined behavior { int* restrict var_4 = &var_2->i; // допустимо } return 0; }Определение указателя var_3 — неопределённое поведение, так как var_3 находится в одном блоке с var_2. Определение var_4 находится во вложенном блоке и допустимо.
__restrict для методов в C++
Ключевое слово __restrict для метода структуры или класса C++ обозначает, что указатель this имеет тип «T * __restrict const». Пример:
struct T { void method () __restrict {} };