Bagaimanakah Peraturan Aliasing Ketat Mempengaruhi Pengoptimuman Pengkompil dalam Kod C/C?

Peraturan Aliasing Tegas dan Pengoptimuman Fungsi

Pertimbangkan fungsi berikut:

inline u64 Swap_64(u64 x)
{
    u64 tmp;
    (*(u32*)&tmp)       = Swap_32(*(((u32*)&x)+1));
    (*(((u32*)&tmp)+1)) = Swap_32(*(u32*) &x);

    return tmp;
}

Walaupun ia kelihatan tidak berbahaya, kod ini mempamerkan tingkah laku yang mencurigakan apabila pengoptimuman didayakan. Pengkompil nampaknya "mengoptimumkan" tugasan kepada pembolehubah sementara tmp. Untuk memahami mengapa ini berlaku, kita mesti menyelidiki "peraturan pengalian yang ketat."

Pengalian Tegas

Peraturan pengalian yang ketat menentukan bahawa mengakses objek melalui penunjuk a jenis yang berbeza adalah haram, walaupun penunjuk menunjuk ke memori yang sama. Ini membolehkan pengkompil untuk menganggap bahawa penunjuk jenis yang berbeza tidak alias (bertindih) dan dioptimumkan dengan sewajarnya. Pertimbangkan contoh yang diberikan dalam soalan.

Dalam Swap_64, tmp ialah jenis u64, manakala x ialah jenis u32. Pengkompil mentafsir &x sebagai penunjuk kepada objek u32. Mengikut peraturan aliasing yang ketat, mengakses memori itu melalui penuding ke objek u64 (&tmp) adalah menyalahi undang-undang.

Pengoptimuman dan Tingkah Laku Tidak Ditakrifkan

Apabila tahap tinggi pengoptimuman didayakan, pengkompil menyedari bahawa tugasan kepada tmp boleh dioptimumkan kerana memori yang ditunjukkannya tidak sebenarnya sedang diubah suai. Pengoptimuman ini adalah dalam hak pengkompil, kerana peraturan pengalian yang ketat akan membenarkan ia menganggap bahawa &x dan &tmp menghala ke memori yang berbeza.

Walau bagaimanapun, pengoptimuman ini bergantung pada andaian bahawa memori yang ditunjukkan oleh &x tidak diakses melalui penunjuk jenis yang berbeza. Dengan melanggar peraturan aliasing yang ketat, kod tersebut memperkenalkan tingkah laku yang tidak ditentukan. Pengkompil bebas melakukan apa sahaja yang dikehendaki dalam senario sedemikian, termasuk operasi yang kelihatan tidak berbahaya seperti mengoptimumkan tugasan. Oleh itu, apabila pengoptimuman didayakan, kod itu berhenti berfungsi seperti yang diharapkan.

Penyelesaian

Untuk menyelesaikan isu ini, seseorang mesti memastikan peraturan pengalian yang ketat tidak dilanggar. Satu pendekatan ialah menggunakan kesatuan untuk mentafsir semula bit x sebagai u64. Ini memastikan bahawa memori yang sama diakses melalui jenis yang sesuai, mengelakkan pelanggaran peraturan pengalian yang ketat dan membenarkan kod berfungsi dengan betul walaupun dengan pengoptimuman didayakan.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimanakah Peraturan Aliasing Ketat Mempengaruhi Pengoptimuman Pengkompil dalam Kod C/C?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!