C语言关键字浅析-restrict

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restrict是C语言中的一个类型限定词，如果在编程的时候不是很常用C语言指针方面的语法，可能对这个关键字就不是很熟悉

字面上讲，restrict意为“严格的”，我们可以想象为“严格地限定”

其实restrict的出现是为了解决一种叫指针混淆（Pointer aliasing）的问题，并且只用于指针的语法结构

restrict的作用是：

作为类型限定词，表明指针是访问一个数据对象的唯一且初始的方式。

1、指针混淆（Pointer aliasing）

从名字上看似乎这又是一个晦涩难懂的概念，但其原理却是很浅显易懂的，

而且这个bug估计很多人在初学C的时候都写过，只是当时没有结合存储的知识细细考虑，来看这么一个情况：

int a = 1;      /* 整型变量a */
int *p1 = &a;   /* 整型指针变量p1，指向a */
int *p2 = &a;   /* 整型指针变量p2，指向a */

你可能敏锐地发现了问题，两个指针都是指向的一个地址，似乎表明上看没有任何问题，比如捣鼓链表和二叉树的时候就经常这样干

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但考虑放在这样的情况下呢：

#include <stdio.h>

/* 带处理的相加 */
int addByLimitation(int *p1, int *p2)
{	
	*p1 = 1;       /* 设被加数处理结果为1 */
	*p2 = 2;       /* 设加数处理结果为2 */
	return *p1 + *p2;   /* 返回相加结果 */
}

int main(void)
{
	int a = 1;      /* 整型变量a */
	int *p1 = &a;   /* 整型指针变量p1，指向a */
	int *p2 = &a;   /* 整型指针变量p2，指向a */
	int b = addByLimitation(p1, p2);   /* b为函数求和的结果 */
	return 0;
}

按照相加函数的意愿，结果本来应该得到3，因为被加数是1，加数是2，但上面这样的代码计算结果却是4

仔细回想一下就能找到端倪，p1和p2都指向一个地址，也就是说p1和p2指向地址的变量的改变是同步的

函数中不过是先把a = 1，然后再a = 2罢了，然后返回a + a的结果，自然是4，p1和p2看上去是两个不同的指针，却有同一个主子

可以看出，这是使用指针编程的时候可能出现的一个潜在威胁，特别是在数组等更为复杂的指针结构中，指针混淆不易被发现

编译器无法自行检查到是否有指针混淆，restrict关键字可以作为辅助，帮助编译器优化代码

而使用restrict后将限制多个指针指向同一变量的技巧，所以需要程序员和编译器的配合，注意代码规范以达到消除bug的目的

2、restrict的使用

restrict的特征为：只可用于指针，并表明指针是访问一个数据对象的唯一且初始的方式。

首先，我们明确了，restrict关键字只用在有指针的情况下，其他语法没有它的用武之地

其次，后面这句话的意思大概是这样：

int a[5];    /* 数组a */
/* p1是访问由malloc分配的内存的唯一且初始的方式，可以用restrict */
int * restrict p1 = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
/* p1既不是初始的，又不是访问数组a的唯一方式，不可再限定为restrict */
int * p2 = a;

常见的用法是这样的，例如上述例子中的求和函数：

/* 带处理的相加 */
int addByLimitation(int * restrict p1, int * restrict p2)
{	
	*p1 = 1;
	*p2 = 2;
	return *p1 + *p2;
	/*
		这时候，函数得到的结果是3，正确
		因为加上restrict限定词后，等于告诉了编译器
		这两个指针应该指向不同的数据，这会导致和之前翻译的
		低级语言不同
	*/
}

——参考《C Primer Plus第五版》

C语言关键字浅析-volatile