<C语言> C99 Restrict memcpy 内存重叠

https://my.oschina.net/zidanzzg/blog/812887

https://www.cnblogs.com/dylancao/p/9951838.html

C语言关键字，编译器优化时使用，不要对编译器撒谎，如果把一个指针定义成Restrict , 编译器会相信你，并对程序进行优化，如果出现内存重叠的问题，

编译器不会替你排查。memcpy()会有内存重叠的问题，memove()会提前帮你检查是否有内存重叠的问题。

visual studio 把函数和变量定义成 Restrict 的方法不一样。

变量 ： int * __restrict

函数： __declspec(restrict) pointer_return_type function();

__declspec(restrict) float * ma(int size) { float * retval; retval = memptr; memptr += size; return retval; }

c99中新增加了一个类型定义，就是restrict。

概括的说，关键字restrict只用于限定指针；该关键字用于告知编译器，所有修改该指针所指向内容的操作全部都是基于(base on)该指针的，即不存在其它进行修改操作的途径；这样的后果是帮助编译器进行更好的代码优化，生成更有效率的汇编代码。

举个简单的例子

int foo (int* x, int* y) {
    *x = 0;
    *y = 1;
    return *x;
}

很显然函数foo()的返回值是0，除非参数x和y的值相同。可以想象，99％的情况下该函数都会返回0而不是1。然而编译起必须保证生成100%正确的代码，因此，编译器不能将原有代码替换成下面的更优版本

int f (int* x, int* y) {
    *x = 0;
    *y = 1;
    return 0;
}

现在我们有了restrict这个关键字，就可以利用它来帮助编译器安全的进行代码优化了

int f (int *restrict x, int *restrict y) {
    *x = 0;
    *y = 1;
    return *x;
}

此时，由于指针 x 是修改 *x的唯一途径，编译器可以确认 “*y=1; ”这行代码不会修改 *x的内容，因此可以安全的优化为

int f (int *restrict x, int *restrict y) {
    *x = 0;
    *y = 1;
    return 0;
}

最后注意一点，restrict是C99中定义的关键字，C++目前并未引入；在GCC可通过使用参数” -std=c99” 
来开启对C99的支持

下面是我从C语言核心技术一书上摘的：

void *memcpy( void * restrict dest , const void * restrict src, size_t n) 

这是一个很有用的内存复制函数，由于两个参数都加了restrict限定，所以两块区域不能重叠，即 dest指针所指的区域，不能让别的指针来修改，即src的指针不能修改. 相对应的别一个函数 memmove(void *dest, const void *src, size_t)则可以重叠。

概念：

　　restrict，C语言中的一种类型限定符（Type Qualifiers），用于告诉编译器，对象已经被指针所引用，不能通过除该指针外所有其他直接或间接的方式修改该对象的内容。

　　渊源：

　　restrict是c99标准引入的，它只可以用于限定和约束指针，并表明指针是访问一个数据对象的唯一且初始的方式.即它告诉编译器，所有修改该指针所指向内存中内容的操作都必须通过该指针来修改,而不能通过其它途径(其它变量或指针)来修改;这样做的好处是,能帮助编译器进行更好的优化代码,生成更有效率的汇编代码.如 int *restrict ptr, ptr 指向的内存单元只能被 ptr访问到，任何同样指向这个内存单元的其他指针都是未定义的，直白点就是无效指针。restrict 的出现是因为 C 语言本身固有的缺陷，C 程序员应当主动地规避这个缺陷，而编译器也会很配合地优化你的代码.

　　使用场景：

• 非常需要性能。
• 需要改写指针的所指物。
• 明确知道某两个指针在业务逻辑上不会、也不能重叠

　　例子：

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 int foo(int *a, int *b)
 4 {
 5     *a = 5;
 6     *b = 6;
 7     return *a + *b;
 8 }
 9  
10 int rfoo(int *restrict a, int *restrict b)
11 {
12     *a = 5;
13     *b = 6;
14     return *a + *b;
15 }
16 
17 int main()
18 {
19     int i =0;
20     int *a = &i;
21     int *b = &i;
22     
23     printf("%d ",foo(a,b));
24     printf("%d ", rfoo(a,b));
25 
26 }

　　在gcc 8.1 下的运行结果：

　　

　　不过，我有一点是疑惑的，暂时没有想清楚，就是我在自己的ubuntu 16.04上编译，一直是不会运行出来11的结果，感觉是这个关键字没有起作用，网上查了一下没有查到原因，请知道答案的朋友解释一下，多谢．

参考文档：

１　https://en.cppreference.com/w/c/language/restrict

memcpy是C语言中的库函数，在头文件string.h中，作用是拷贝一定长度的内存的内容，原型分别如下：

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t count)

使用memcpy时，有可能会遇到内存重叠的问题：

第一种情况下，拷贝重叠的区域不会出现问题，内容均可以正确的被拷贝。
第二种情况下，问题出现在右边的两个字节，这两个字节的原来的内容首先就被覆盖了，而且没有保存。所以接下来拷贝的时候，拷贝的是已经被覆盖的内容，显然这是有问题的。

通过memmove可以避免这一问题。memmove和memcpy实现一样的功能：内存拷贝。原型如下：

void *memmove(void *dest, const void *src, size_t count)

以下几点你需要了解：

1. memove可以避免内存拷贝时的重叠问题。
2. 实际上，memcpy只是memmove的一个子集。
3. memcpy比memmove的速度要快一些。

有兴趣的，可以看看linux的源码，实现很简单，一看就明白。

/**
 * memcpy - Copy one area of memory to another
 * @dest: Where to copy to
 * @src: Where to copy from
 * @count: The size of the area.
 *
 * You should not use this function to access IO space, use memcpy_toio()
 * or memcpy_fromio() instead.
 */
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t count)
{
	char *tmp = dest;
	const char *s = src;

	while (count--)
		*tmp++ = *s++;
	return dest;
}

/**
 * memmove - Copy one area of memory to another
 * @dest: Where to copy to
 * @src: Where to copy from
 * @count: The size of the area.
 *
 * Unlike memcpy(), memmove() copes with overlapping areas.
 */
void *memmove(void *dest, const void *src, size_t count)
{
	char *tmp;
	const char *s;

	if (dest <= src) {
		tmp = dest;
		s = src;
		while (count--)
			*tmp++ = *s++;
	} else {
		tmp = dest;
		tmp += count;
		s = src;
		s += count;
		while (count--)
			*--tmp = *--s;
	}
	return dest;
}