假设指向同一变量的两个指针是非法的/UB，为什么 C 编译器不能优化更改 const 指针的值？

Question

最近我偶然发现了 Rust 和 C 之间的比较，它们使用以下代码：

bool f(int* a, const int* b) {
  *a = 2;
  int ret = *b;
  *a = 3;
  return ret != 0;
}

在 Rust（相同的代码，但使用 Rust 语法）中，它生成以下汇编代码：

    cmp      dword ptr [rsi], 0 
    mov      dword ptr [rdi], 3 
    setne al                    
    ret

使用 gcc 时，它会产生以下结果：

   mov      DWORD PTR [rdi], 2   
   mov      eax, DWORD PTR [rsi]
   mov      DWORD PTR [rdi], 3        
   test     eax, eax                  
   setne al                           
   ret

文本声称 C 函数不能优化第一行，因为a和b可能指向相同的数字。在 Rust 中这是不允许的，因此编译器可以将其优化掉。

现在我的问题：

该函数采用一个const int*其为一个指向const int的。我读了这个问题，它指出用指针修改 const int 应该导致编译器警告和 UB 中最糟糕的强制转换。

如果我用两个指向同一个整数的指针调用它，这个函数会导致 UB 吗？

为什么 C 编译器不能优化第一行，假设指向同一个变量的两个指针是非法的/UB？

链接至神箭

Answer 1

为什么 C 编译器不能优化第一行，假设指向同一个变量的两个指针是非法的/UB？

因为您没有指示 C 编译器这样做 - 允许做出这种假设。

C 有一个类型限定符，正好用于 this 调用restrict，大致意思是：this 指针不与其他指针重叠（不完全是，而是一起玩）。

汇编输出为

bool f(int* restrict a, const int* b) {
  *a = 2;
  int ret = *b;
  *a = 3;
  return ret != 0;
}

是

        mov     eax, DWORD PTR [rsi]
        mov     DWORD PTR [rdi], 3
        test    eax, eax
        setne   al
        ret

...删除了分配 *a = 2

来自https://en.wikipedia.org/wiki/Restrict

在 C 编程语言中，restrict 是一个可以在指针声明中使用的关键字。通过添加这个类型限定符，程序员向编译器提示，在指针的生命周期内，只有指针本身或直接从它派生的值（例如指针 + 1）将用于访问它指向的对象。

Answer 2

该函数int f(int *a, const int *b);承诺不会b 通过该指针更改内容......它没有承诺通过a指针访问变量。

如果a和b指向同一个对象，改变它通过a是合法的（提供的底层对象是可修改的，当然）。

例子：

int val = 0;
f(&val, &val);

Answer 3

虽然其他答案提到了 C 方面，但仍然值得一看 Rust 方面。使用 Rust，你的代码可能是这样的：

fn f(a:&mut i32, b:&i32)->bool{
    *a = 2;
    let ret = *b;
    *a = 3;
    return ret != 0;
}

该函数接受两个引用，一个可变，一个不可变。引用是保证对读取有效的指针，并且可变引用也保证是唯一的，因此它被优化为

        cmp     dword ptr [rsi], 0
        mov     dword ptr [rdi], 3
        setne   al
        ret

然而，Rust 也有与 C 的指针等价的原始指针，并且不做这样的保证。以下函数接受原始指针：

unsafe fn g(a:*mut i32, b:*const i32)->bool{
    *a = 2;
    let ret = *b;
    *a = 3;
    return ret != 0;
}

错过了优化并编译为：

        mov     dword ptr [rdi], 2
        cmp     dword ptr [rsi], 0
        mov     dword ptr [rdi], 3
        setne   al
        ret

神弩链接