接受指针参数的GCC纯/const函数

GCC pure/const functions that accept a pointer argument

本文关键字：const 函数 GCC 指针 参数      更新时间：2023-10-16

有人可以澄清是否(以及为什么)一个函数可以归因于pure或const，如果它有一个指针参数

根据GCC文档:

纯函数的一些常见示例是strlen或memcmp。

一个纯函数的要点是，它只需要调用一次相同的参数，也就是说，结果可以缓存，如果编译器认为它适合这样做，但是这是如何工作的memcmp?

例如:

char *x = calloc(1, 8);
char *y = calloc(1, 8);
if (memcmp(x, y, 8) > 0)
    printf("x > yn");
x[1] = 'a';
if (memcmp(x, y, 8) > 0)
    printf("x > yn");

第二次调用memcmp的参数与第一次相同(指针指向相同的地址)，编译器如何知道不使用第一次调用的结果，如果memcmp是纯的?

在我的例子中，我想将一个数组传递给一个纯函数，并仅基于数组计算结果。有人向我保证，这是可以的，当数组中的值改变，但地址没有，我的函数将被正确调用。

如果我正确理解了文档，那么pure函数可以依赖于内存的值，其中编译器知道内存何时更改。而且，pure函数不能改变程序的状态，比如全局变量，它只产生一个返回值。

在您的示例代码中，memcmp可以是pure函数。编译器看到在调用memcmp之间内存被改变了，并且不能在第二次调用时重用第一次调用的结果。

另一方面，memcmp可以将而不是声明为const函数，因为它依赖于内存中的数据。如果是const，编译器可以应用更激进的优化。

因此，将要实现的函数声明为pure(而不是const)似乎是安全的。

关于纯函数，我们可以从纯函数和常量函数的含义一文中看到，纯函数意味着函数没有副作用，只依赖于参数。

因此，如果编译器可以确定参数是相同的，并且在后续调用之间内存没有变化，那么它可以消除对纯函数的后续调用，因为它知道纯函数没有副作用。

这意味着编译器必须进行分析，以确定纯函数的实参是否被修改，然后才能决定取消对纯函数的相同实参的后续调用。

文章中的一个例子如下:

int someimpurefunction(int a);
int somepurefunction(int a)
  __attribute__((pure));
int testfunction(int a, int b, int c, int d) {
  int res1 = someimpurefunction(a) ? someimpurefunction(a) : b;
  int res2 = somepurefunction(a) ? somepurefunction(a) : c;
  int res3 = a+b ? a+b : d;
  return res1+res2+res3;
}

，它显示了生成的优化程序集，显示somepurefunction只被调用了一次，然后说:

如您所见，纯函数只被调用一次，因为三元操作符中的两个引用是等价的，而另一个则被调用两次。这是因为在纯函数的两次调用之间编译器不知道全局内存的变化(函数本身不能改变它 -注意编译器永远不会考虑多线程，即使通过-pthread标志显式请求)，而非纯函数允许改变全局内存或使用I/O操作。

这个逻辑也适用于指针，所以如果编译器可以证明指向指针的内存没有被修改，那么它可以消除对纯函数的调用，所以在你的情况下，当编译器看到:

x[1] = 'a';

它不能消除对memcmp的第二次调用，因为x所指向的内存已经改变。

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