Oracle® Developer Studio 12.5:C 用户指南

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更新时间: 2016 年 7 月
 
 

6.4 内存引用约束的示例

本节提供可能出现在您的源文件中的代码示例。每个示例后跟对编译器代码假定的讨论,这些假定取决于所应用的基于类型的分析级别。

6.4.1 示例:别名级别

考虑以下代码。可以使用不同的别名级别对它进行编译,以说明显示类型的别名关系。

struct foo {
    int f1;
    short f2;
    short f3;
    int f4;
} *fp;

struct bar {
    int b1;
    int b2;
    int b3;
} *bp;

int *ip;
short *sp;

如果该示例是使用 -xalias_level=any 选项编译的,编译器将认为以下间接访问互为别名:

*ip、*sp、*fp、*bp、fp->f1、fp->f2、fp->f3、fp->f4、bp->b1、bp->b2、bp->b3

如果该示例是使用 -xalias_level=basic 选项编译的,编译器将认为以下间接访问互为别名:

*ip、*bp、fp->f1、fp->f4、bp->b1、bp->b2、bp->b3

另外,*sp、fp->f2 和 fp->f3 可以互为别名,*sp 和 *fp 可以互为别名。

但是,在 -xalias_level=basic 条件下,编译器作出以下假定:

  • *ip 不将 *sp 作为别名。

  • *ip 不将 fp->f2 和 fp->f3 作为别名。

  • *sp 不将 fp->f1、fp->f4、bp->b1、bp->b2和 bp->b3 作为别名。

由于两个间接访问的访问类型是不同的基本类型,因此编译器作出这些假定。

如果该示例是使用 -xalias_level=weak 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

  • *ip 可将 *fp、fp->f1、fp->f4、*bp、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 作为别名。

  • *sp 可将 *fp、fp->f2 和 fp->f3 作为别名。

  • fp->f1 可将 bp->b1 作为别名。

  • fp->f4 可将 bp->b3 作为别名。

由于 f1 是结构中偏移为 0 的字段,而 b2 是结构中偏移为 4 个字节的字段,因此编译器假定 fp->fp1 不将 bp->b2 作为别名。同样,编译器假定 fp->f1 不将 bp->b3 作为别名,fp->f4 不将 bp->b1 或 bp->b2 作为别名。

如果该示例是使用 -xalias_level=layout 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

  • *ip 可将 *fp、*bp、fp->f1、fp->f4、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 作为别名。

  • *sp 可将 *fp、fp->f2 和 fp->f3 作为别名。

  • fp->f1 可将 bp->b1 和 *bp 作为别名。

  • *fp 和 *bp 可以互为别名。

fp->f4 不将 bp->b3 作为别名,因为 f4 和 b3 不是 foo 和 bar 公共初始序列中的对应字段。

如果该示例是使用 -xalias_level=strict 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

  • *ip 可将 *fp、fp->f1、fp->f4、*bp、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 作为别名。

  • *sp 可将 *fp、fp->f2 和 fp->f3 作为别名。

使用 -xalias_level=strict 时,编译器假定 *fp、*bp、fp->f1、fp->f2、fp->f3、fp->f4、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 不互为别名,因为在忽略字段名时 foo 和 bar 是不同的。但是,fp 可将 fp->f1 作为别名,bp 可将 bp->b1 作为别名。

如果该示例是使用 -xalias_level=std 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

  • *ip 可将 *fp、fp->f1、fp->f4、*bp、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 作为别名。

  • *sp 可将 *fp、fp->f2 和 fp->f3 作为别名。

但是,fp->f1 不将 bp->b1、bp->b2 或 bp->b3 作为别名,因为在考虑字段名时 foo 和 bar 是不同的。

如果该示例是使用 -xalias_level=strong 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

  • *ip 不将 fp->f1、fp->f4、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 作为别名,因为 *ip 等指针不应指向结构内部。

  • 同样,*sp 不将 fp->f1 或 fp->f3 作为别名。

  • 因为类型不同,*ip 不将 *fp、*bp 和 *sp 作为别名。

  • 因为类型不同,*sp 不将 *fp、*bp 和 *ip 作为别名。

6.4.2 示例:使用不同的别名级别编译

考虑以下源代码示例。当使用不同的别名级别编译时,它说明显示的类型的别名关系。

struct foo {
    int f1;
    int f2;
    int f3;
} *fp;

struct bar {
    int b1;
    int b2;
    int b3;
} *bp;

如果该示例是使用 -xalias_level=any 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

*fp、*bp、fp->f1、fp->f2、fp->f3、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 都可以互为别名,因为任何两个内存访问在 -xalias_level=any 级别上可互为别名。

如果该示例是使用 -xalias_level=basic 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

*fp、*bp、fp->f1、fp->f2、fp->f3、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 都可以互为别名。在本示例中,由于所有结构字段均为同一基本类型,因此任何两个使用指针 *fp 和 *bp 的字段访问都可以互为别名。

如果该示例是使用 -xalias_level=weak 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

  • *fp 和 *fp 可以互为别名。

  • fp->f1 可将 bp->b1、*bp 和 *fp 作为别名。

  • fp->f2 可将 bp->b2、*bp 和 *fp 作为别名。

  • fp->f3 可将 bp->b3、*bp 和 *fp 作为别名。

但是,-xalias_level=weak 强加以下限制:

  • fp->f1 不将 bp->b2 或 bp->b3 作为别名,因为 f1 的偏移为零,这不同于 b2 的偏移(四字节)和 b3 的偏移(八字节)。

  • fp->f2 不将 bp->b1 或 bp->b3 作为别名,因为 f2 的偏移为四字节,这不同于 b1 的偏移(零字节)和 b3 的偏移(八字节)。

  • fp->f3 不将 bp->b1 或 bp->b2 作为别名,因为 f3 的偏移为八字节,这不同于 b1 的偏移(零字节)和 b2 的偏移(四字节)。

如果该示例是使用 -xalias_level=layout 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

  • *fp 和 *bp 可以互为别名。

  • fp->f1 可将 bp->b1、*bp 和 *fp 作为别名。

  • fp->f2 可将 bp->b2、*bp 和 *fp 作为别名。

  • fp->f3 可将 bp->b3、*bp 和 *fp 作为别名。

但是,-xalias_level=layout 强加以下限制:

  • fp->f1 不将 bp->b2 或 bp->b3 作为别名,因为在 foo 和 bar 公共初始序列中,字段 f1 对应于字段 b1。

  • fp->f2 不将 bp->b1 或 bp->b3 作为别名,因为在 foo 和 bar 公共初始序列中,字段 f2 对应于字段 b2。

  • fp->f3 不将 bp->b1 或 bp->b2 作为别名,因为在 foo 和 bar 公共初始序列中,字段 f3 对应于字段 b3。

如果该示例是使用 -xalias_level=strict 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

  • *fp 和 *bp 可以互为别名。

  • fp->f1 可将 bp->b1、*bp 和 *fp 作为别名。

  • fp->f2 可将 bp->b2、*bp 和 *fp 作为别名。

  • fp->f3 可将 bp->b3、*bp 和 *fp 作为别名。

但是,-xalias_level=strict 强加以下限制:

  • fp->f1 不将 bp->b2 或 bp->b3 作为别名,因为在 foo 和 bar 公共初始序列中,字段 f1 对应于字段 b1。

  • fp->f2 不将 bp->b1 或 bp->b3 作为别名,因为在 foo 和 bar 公共初始序列中,字段 f2 对应于字段 b2。

  • fp->f3 不将 bp->b1 或 bp->b2 作为别名,因为在 foo 和 bar 公共初始序列中,字段 f3 对应于字段 b3。

如果该示例是使用 -xalias_level=std 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

fp->f1、fp->f2、fp->f3、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 不互为别名。

如果该示例是使用 -xalias_level=strong 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

fp->f1、fp->f2、fp->f3、bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 不互为别名。

6.4.3 示例:内部指针

考虑下列源代码示例,它说明某些别名级别无法处理内部指针。有关内部指针的定义,请参见表 49。

struct foo {
        int f1;
        struct bar *f2;
        struct bar *f3;
        int f4;
        int f5;
        struct bar fb[10];
} *fp;

struct bar
        struct bar *b2;
        struct bar *b3;
        int b4;
} *bp;

bp=(struct bar*)(&fp->f2);

weak、layout、strict 或 std 不支持该示例中的非关联化。在指针赋值 bp=(struct bar*)(&fp->f2) 之后,以下各对内存访问会访问相同的内存位置:

  • fp->f2 和 bp->b2 会访问相同内存位置

  • fp->f3 和 bp->b3 会访问相同内存位置

  • fp->f4 和 bp->b4 会访问相同内存位置

但是,在使用 weak、layout、strict 和 std 选项时,编译器假定 fp->f2 和 bp->b2 不互为别名。由于 b2 的偏移为零,与 f2 的偏移(四字节)不同,并且 foo 和 bar 没有公共初始序列,因此编译器作出该假定。同样,编译器也假定 bp->b3 和 fp->f3 不互为别名,bp->b4 和 fp->f4 不互为别名。

因此,指针赋值 bp=(struct bar*)(&fp->f2) 将使编译器关于别名信息的假定不正确。此情况可能会导致不正确的优化。

请在进行以下示例中显示的修改之后尝试编译。

struct foo {
        int f1;
        struct bar fb;   /* Modified line */
#define f2 fb.b2         /* Modified line */
#define f3 fb.b3         /* Modified line */
#define f4 fb.b4         /* Modified line */
        int f5;
        struct bar fb[10];
} *fp;

struct bar
        struct bar *b2;
        struct bar *b3;
        int b4;
} *bp;

bp=(struct bar*)(&fp->f2);

在指针赋值 bp=(struct bar*)(&fp->f2) 之后,以下各对内存访问会访问相同的内存位置:

  • fp->f2 和 bp->b2

  • fp->f3 和 bp->b3

  • fp->f4 和 bp->b4

此代码示例中显示的更改说明了表达式 fp->f2 是表达式 fp->fb.b2 的另一种形式。由于 fp->fb 的类型为 bar,因此fp->f2 会访问 bar 的 b2 字段。此外,bp->b2 也会访问 bar 的 b2 字段。因此,编译器假定 fp->f2 将 bp->b2 作为别名。同样,编译器也假定 fp->f3 将 bp->b3 作为别名,fp->f4 将 bp->b4 作为别名。结果,编译器假定的别名与指针赋值产生的实际别名匹配。

6.4.4 示例:Struct 字段

考虑以下源代码示例。

struct foo {
        int f1;
        int f2;
} *fp;

struct bar {
        int b1;
        int b2;
} *bp;

struct cat {
        int c1;
        struct foo cf;
        int c2;
        int c3;
} *cp;

struct dog {
        int d1;
        int d2;
        struct bar db;
        int d3;
} *dp;

如果该示例是使用 -xalias_level=weak 选项编译的,编译器将假定以下别名信息:

  • fp->f1 可将 bp->b1、cp->c1、dp->d1、cp->cf.f1 和 df->db.b1 作为别名。

  • fp->f2 可将 bp->b2、cp->cf.f1、dp->d2、cp->cf.f2、df->db.b2、cp->c2 作为别名。

  • bp->b1 可将 fp->f1、cp->c1、dp->d1、cp->cf.f1 和 df->db.b1 作为别名。

  • bp->b2 可将 fp->f2、cp->cf.f1、dp->d2、cp->cf.f1 和 df->db.b2 作为别名。

fp->f2 可将 cp->c2 作为别名,因为*dp 可将 *cp 作为别名,*fp 可将 dp->db 作为别名。

  • cp->c1 可将 fp->f1、bp->b1、dp->d1 和 dp->db.b1 作为别名。

  • cp->cf.f1 可将 fp->f1、fp->f2、bp->b1、bp->b2、dp->d2 和 dp->d1 作为别名。

cp->cf.f1 不将 dp->db.b1 作为别名。

  • cp->cf.f2 可将 fp->f2、bp->b2、dp->db.b1 和 dp->d2 作为别名。

  • cp->c2 可将 dp->db.b2 作为别名。

cp->c2 不将 dp->db.b1 作为别名,cp->c2 不将 dp->d3 作为别名。

对于偏移,仅当 *dp 将 cp->cf 作为别名时,cp->c2 才可将 db->db.b1 作为别名。但是,如果 *dp 将 cp->cf 作为别名,则 dp->db.b1 必须在 foo cf 末尾之后设定别名,这是对象约束所禁止的。因此,编译器假定 cp->c2 不可将 db->db.b1 作为别名。

cp->c3 可将 dp->d3 作为别名。

请注意,cp->c3 不将 dp->db.b2 作为别名。由于具有非关联化所涉及的类型的字段的偏移不同并且不重叠,因此这些内存引用不设定别名。基于这种情况,编译器假定它们不能设定别名。

  • dp->d1 可将 fp->f1、bp->b1 和 cp->c1 作为别名。

  • dp->d2 可将 fp->f2、bp->b2 和 cp->cf.f1 作为别名。

  • dp->db.b1 可将 fp->f1、bp->b1 和 cp->c1 作为别名。

  • dp->db.b2 可将 fp->f2、bp->b2、cp->c2 和 cp->cf.f1 作为别名。

  • dp->d3 可将 cp->c3 作为别名。

请注意,dp->d3 不将 cp->cf.f2 作为别名。由于具有非关联化所涉及的类型的字段的偏移不同并且不重叠,因此这些内存引用不设定别名。基于此分析,编译器假定它们不能设定别名。

如果该示例是使用 -xalias_level=layout 选项编译的,编译器只假定以下别名信息:

  • fp->f1、bp->b1、cp->c1 和 dp->d1 都可以互为别名。

  • fp->f2、bp->b2 和 dp->d2 都可以互为别名。

  • fp->f1 可将 cp->cf.f1 和 dp->db.b1 作为别名。

  • bp->b1 可将 cp->cf.f1 和 dp->db.b1 作为别名。

  • fp->f2 可将 cp->cf.f2 和 dp->db.b2 作为别名。

  • bp->b2 可将 cp->cf.f2 和 dp->db.b2 作为别名。

如果该示例是使用 -xalias_level=strict 选项编译的,编译器只假定以下别名信息:

  • fp->f1 和 bp->b1 可以互为别名。

  • fp->f2 和 bp->b2 可以互为别名。

  • fp->f1 可将 cp->cf.f1 和 dp->db.b1 作为别名。

  • bp->b1 可将 cp->cf.f1 和 dp->db.b1 作为别名。

  • fp->f2 可将 cp->cf.f2 和 dp->db.b2 作为别名。

  • bp->b2 可将 cp->cf.f2 和 dp->db.b2 作为别名。

如果该示例是使用 -xalias_level=std 选项编译的,编译器只假定以下别名信息:

  • fp->f1 可将 cp->cf.f1 作为别名。

  • bp->b1 可将 dp->db.b1 作为别名。

  • fp->f2 可将 cp->cf.f2 作为别名。

  • bp->b2 可将 dp->db.b2 作为别名。

6.4.5 示例:联合

考虑以下源代码示例。

struct foo {
        short f1;
        short f2;
        int   f3;
} *fp;

struct bar {
        int b1;
        int b2;
} *bp;

union moo {
        struct foo u_f;
        struct bar u_b;
} u;

下面是编译器根据各种别名级别作出的假定:

  • 如果该示例是使用 -xalias_level=weak 选项编译的,fp->f3 和 bp->b2 可互为别名。

  • 如果该示例是使用 -xalias_level=layout 选项编译的,没有字段可互为别名。

  • 如果该示例是使用 -xalias_level=strict 选项编译的,fp->f3 和 bp->b2 可互为别名。

  • 如果该示例是使用 -xalias_level=std 选项编译的,没有字段可互为别名。

6.4.6 示例:结构的结构

考虑以下源代码示例。

struct bar;

struct foo {
        struct foo *ffp;
        struct bar *fbp;
} *fp;

struct bar {
        struct bar *bbp;
        long        b2;
} *bp;

下面是编译器根据各种别名级别作出的假定:

  • 如果该示例是使用 -xalias_level=weak 选项编译的,只有 fp->ffp 和 bp->bbp 可互为别名。

  • 如果该示例是使用 -xalias_level=layout 选项编译的,只有 fp->ffp 和 bp->bbp 可互为别名。

  • 如果该示例是使用 -xalias_level=strict 选项编译的,则没有字段可以互为别名,因为即使删除两种 struct 类型的标记,两种 struct 类型仍不相同。

  • 如果该示例是使用 -xalias_level=std 选项编译的,则没有字段可以互为别名,原因是两种类型和标记均不相同。

6.4.7 示例:使用 Pragma

考虑以下源代码示例:

struct foo;
struct bar;
#pragma alias (struct foo, struct bar)

struct foo {
        int f1;
        int f2;
} *fp;

struct bar {
        short b1;
        short b2;
        int   b3;
} *bp;

此示例中的 pragma 告知编译器,允许 foo 和 bar 互为别名。编译器作出关于别名信息的以下假定:

  • fp->f1 可将 bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 作为别名。

  • fp->f2 可将 bp->b1、bp->b2 和 bp->b3 作为别名。