c++ - 为什么 clang 会忽略 __restrict__？

Question

我刚刚测试了一个小例子来检查 __restrict__ 是否在最新编译器的 C++ 中工作:

void foo(int x,int* __restrict__ ptr1, int& v2) {
   for(int i=0;i<x;i++) {
       if(*ptr1==v2) {
           ++ptr1;
       } else {
           *ptr1=*ptr1+1;
       }
   }
}

当使用最新的 gcc (gcc8.1 -O3 -std=c++14) 在 godbolt.org 上尝试时，__restrict__ 按预期工作:v2只加载一次，因为它不能使用 ptr1 别名。

这里是相关的装配部件:

.L5:
  mov eax, DWORD PTR [rsi]
  cmp eax, ecx # <-- ecx contains v2, no load from memory
  jne .L3
  add edx, 1
  add rsi, 4
  cmp edi, edx
  jne .L5

现在与最新的 clang (clang 6.0.0 -O3 -std=c++14) 相同。它展开循环一次，因此生成的代码要大得多，但这里是要点:

.LBB0_3: # =>This Inner Loop Header: Depth=1
  mov edi, dword ptr [rsi]
  cmp edi, dword ptr [rdx] # <-- restrict didn't work, v2 loaded from memory in hot loop
  jne .LBB0_9
  add rsi, 4
  mov edi, dword ptr [rsi]
  cmp edi, dword ptr [rdx] # <-- restrict didn't work, v2 loaded from memory in hot loop
  je .LBB0_12

为什么会这样？我知道 __restrict__ 是非标准的，编译器可以随意忽略它，但它似乎是从代码中获得最后一点性能的非常基本的技术，所以我怀疑 clang在支持和忽略关键字本身的同时根本不支持它。那么，这里的问题是什么？我做错了什么吗？

Answer 1

这么多无用的评论...

这似乎是 Clang 别名分析器中的一个错误。如果您将 v2 的类型更改为 short，编译器会根据基于类型的别名规则愉快地将其从循环中移除:

for.body:                                         ; preds = %for.inc, %for.body.lr.ph
  %i.09 = phi i32 [ 0, %for.body.lr.ph ], [ %inc, %for.inc ]
  %ptr1.addr.08 = phi i32* [ %ptr1, %for.body.lr.ph ], [ %ptr1.addr.1, %for.inc ]
  %1 = load i32, i32* %ptr1.addr.08, align 4, !tbaa !5
  %cmp1 = icmp eq i32 %1, %conv
  br i1 %cmp1, label %if.then, label %if.else

但是对于原始循环，您会为两个内存引用设置相同的别名，这就是中端无法优化它的原因:

  %i.08 = phi i32 [ %inc, %for.inc ], [ 0, %for.body.preheader ]
  %ptr1.addr.07 = phi i32* [ %ptr1.addr.1, %for.inc ], [ %ptr1, %for.body.preheader ]
  %0 = load i32, i32* %ptr1.addr.07, align 4, !tbaa !1
  %1 = load i32, i32* %v2, align 4, !tbaa !1
  %cmp1 = icmp eq i32 %0, %1
  br i1 %cmp1, label %if.then, label %if.else

请注意 !tbaa !1 附加到两个内存引用，这意味着编译器无法区分它们中的任何一个访问的内存。似乎 restrict 注解一路丢失了...

我鼓励您使用最新的 Clang 重现此内容并在 LLVM Bugzilla 中提交错误(一定要抄送 Hal Finkel)。