c++ - 符合标准的编译器应该能够优化这些指针比较中的哪一个 "always false"？

Question

为了更好地理解指针别名不变量在优化过程中的表现，我 plugged some code into the renowned Compiler Explorer ，我将在这里重复:

#include <cstring>

bool a(int *foo, int *bar) {
    (void) *foo, (void) *bar;
    return foo == bar;
}

bool b(int *foo, float *bar) {
    (void) *foo, (void) *bar;
    return foo == reinterpret_cast<int *>(bar);
}

bool c(int *foo, int *bar) {
    (void) *foo, (void) *bar;
    // It's undefined behavior for memcpyed memory ranges to overlap (i.e. alias)
    std::memcpy(foo, bar, sizeof(int));
    return foo == bar;
}

bool d(int *__restrict foo, int *__restrict bar) {
    (void) *foo, (void) *bar;
    return foo == bar;
}

当前版本的 Clang 和 GCC 都不会将这些函数中的任何一个编译为始终返回 false，所以我的问题是，这些函数中的哪些在仍然符合 C++ 标准的同时，可以 是否已编译为始终返回 false？我(非常有限)的理解是 b、c 和 d 都应该以这种方式进行优化，但我没有信心(我还认识到 __restrict 不在标准中，但假装它具有在任一编译器下定义的语义)。

更新

我在每个函数的顶部都包含了两个指针的取消引用(这样它们就不能是 nullptr)，并使 std::memcpy 调用实际复制int 的一个实例。

更新2

添加了一条注释来解释我对 std::memcpy 的意图。

Answer 1

对于a，这是显而易见的。对于 b 代码实际上是正确的，编译器不能做任何假设。考虑对 b 的调用:

int x[2]{};
b(x,reinterpret_cast<float*>(x+1));

如果您正在访问两个参数的值，编译器可能会做出假设:

bool b(int *foo, float *bar) {
    *foo=10;  //*foo is an int (or unsigned int) 
              //and if foo is a member of a union 
              //*foo is the active member
    *bar+0.f; //bar must be a float within its lifetime so it cannot be
              //in the same union as *foo
    return foo == reinterpret_cast<int *>(bar);//so always false
    }

对于 c 我同意你的分析，一个非常聪明的编译器可以优化比较。

对于 d，根据 C 标准 restrict 仅对访问对象的方式有影响，对指针的值没有影响，请参见 N1570 中的 §6.7.3

An object that is accessed through a restrict-qualified pointer has a special association with that pointer. This association, defined in 6.7.3.1 below, requires that all accesses to that object use, directly or indirectly, the value of that particular pointer.

在 b 的情况下，如果访问了指向的对象，那么智能编译器可以做出假设:

bool d(int *__restrict foo, int *__restrict bar) {
  *foo=10;
  *bar=12;//So foo and bar point to different objects
  return foo == bar;//always false
  }