컴파일러 최적화가 이 64비트 정수 스와핑 코드를 손상시키는 이유는 무엇입니까?

메모리 조작 코드의 최적화 함정

최근 강의에서 최적화가 활성화되었을 때 예상치 못한 동작을 초래하는 코딩 구성이 제시되었습니다. 코드가 64비트 정수 내에서 32비트 단어를 바꾸려고 했습니다.

<br>inline u64 Swap_64(u64 x)<br>{<pre class="brush:php;toolbar:false">u64 tmp;
(*(u32*)&tmp)       = Swap_32(*(((u32*)&x)+1));
(*(((u32*)&tmp)+1)) = Swap_32(*(u32*) &x);

return tmp;

}

처음에는 코딩 스타일 문제로 해석되면 강사는 최적화가 코드를 비효율적으로 만들 것이라고 주장했습니다. 이러한 동작의 이유가 문제로 제기되었습니다.

엄격한 앨리어싱 규칙 위반

문제의 원인은 엄격한 앨리어싱 규칙 위반에 있습니다. 이러한 규칙은 호환 가능한 유형의 포인터를 통해서만 메모리 위치에 액세스할 수 있음을 나타냅니다. 주어진 코드에서 다양한 유형의 포인터를 통해 64비트 정수의 32비트 단어에 액세스하면 이 규칙을 위반합니다.

앨리어싱 및 정의되지 않은 동작

컴파일러는 서로 다른 유형의 포인터 사이에 앨리어싱이 없다고 가정하여 엄격한 앨리어싱 규칙에 따라 최적화할 수 있습니다. 결과적으로 임시 변수 tmp에 대한 할당이 불필요하게 제거되어 x가 수정되지 않습니다.

엄격한 앨리어싱 이해

이 문제를 해결하려면 깊은 이해가 필요합니다. 엄격한 앨리어싱이 중요합니다. C99 표준은 섹션 6.5, 단락 7에서 엄격한 별칭을 정의합니다. 이 규칙은 객체의 저장된 값이 유효 유형과 호환되는 표현식을 통해서만 액세스되도록 보장합니다.

대체 솔루션

이 최적화 문제를 해결하기 위한 몇 가지 솔루션이 있습니다. 한 가지 접근 방식은 공용체를 통해 유형 말장난을 사용하는 것입니다. 이 기술을 사용하면 여러 데이터 유형이 앨리어싱 규칙을 위반하지 않고 동일한 메모리 공간을 공유할 수 있습니다.

결론적으로 최적화는 코드 동작에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 최적화 적용 시 의도하지 않은 결과를 방지하려면 엄격한 앨리어싱과 같은 개념을 이해하는 것이 가장 중요합니다.

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