C 编译器遵循“`restrict` 的正式定义”吗？

Question

考虑这段代码：

extern int A[2];

/* Just returns `p` back. */
extern int *identity(int *p);

int f(int *restrict p)
{
    int *q = identity(p);  /* `q` becomes "based on" `p` */
    int *r = A + (p == q);
    *p = 1;
    *r = 2;
    return *p;
}

这里的

r

是“基于”

p

吗？按照标准来看，似乎应该是这样。特别是：

[...] 如果（在计算 E 之前执行 B 的某个序列点）将 P 修改为指向它所在的数组对象的副本，则称指针表达式 E 是基于对象 P 的先前指向的值会改变 E 的值。

哪里

P

是：

指向 T 类型的限制限定指针。

根据上述定义，

r

是基于p

的

，因为“修改

p

会改变

A + (p == q)

的值”（因此是

r

）。 尽管

r

肯定会指向

A

数组内部，但它仍然必须基于

p

，这与直觉相反。也许这就是我错的地方。

GCC 和 Clang 不认为上述内容是正确的。他们将

p

上的最后一个负载优化为

return 1;

。因此，

f(&A[1])

会错误地返回

1

，而不是

2

。

实施者是否误解了标准？如果不是，那么

f(&A[1])

是未定义的行为，但是 为什么 那么，我错过了什么？

谢谢！

Answer 1

restrict

的正式定义是有问题的。这个措辞很好地传达了这个想法的精神，但如果你把它当作它声称的正式定义，那么它并没有真正达到（我认为的）预期目的。

这里

r

“基于”

p

吗？

是的，根据正式定义，前提是

identity(p)

返回

p

的值，正如其名称所示。您已经引用了相关文字。 在这种情况下，在评估

p

的初始化器之后和评估

q

的初始化器之前修改

r

将更改

r

的值。

但请记住，

restrict

是关于别名的，而“基于”是关于确定哪些表达式必须被视为彼此可能的别名，以便不必考虑

restrict

限定指针的可能别名以及基于它们的表达式not。该规范不排除通过示例中的相等比较附加“基于”状态，但这应被视为规范中的缺陷。

GCC 和 Clang 不认为上述内容是正确的。他们将

p

上的最后一个负载优化为

return 1;

。因此，

f(&A[1])

会错误地返回

1

，而不是

2

。

实施者是否误解了标准？

是和不是。他们正在实现我所认为的标准的意图，即

restrict

意味着他们可以假设

p

不会为

A

的任何成员起别名。

但是他们没有实现规范的字母：

令

L

为任何具有基于

&L

的

P

的左值。如果使用

L

来访问 它指定的对象

X

的值，并且

X

也被修改（以任何方式），那么以下 要求适用：[...]用于访问值的每个其他左值

X

也应具有基于

P

的地址。每次修改

X

的访问也应被视为 出于本子条款的目的，修改

P

。

(C17 6.7.3.1/4)

如果我们根据规范的实际措辞接受

r

基于

p

，那么实现就必须表现得就像对

*r

的赋值修改了

p

一样，也就是说它不能假设

*p

在分配给

*r

后计算出与之前相同的值。

如果不是，那么

f(&A[1])

是未定义的行为，但为什么会这样，我错过了什么？

我相信

f(&A[1])

是意图具有未定义的行为，因为在您的示例中，

r

不应基于

p

。如果确实不是，那么对

*r

的赋值将违反“用于访问

X

值的每个其他左值也应具有基于

P

的地址。”