### C語言關鍵字淺析系列 ###

### ISO/ANSI C 關鍵字 ###

restrict是C語言中的一個型別限定詞，如果在程式設計的時候不是很常用C語言指標方面的語法，可能對這個關鍵字就不是很熟悉

字面上講，restrict意為“嚴格的”，我們可以想象為“嚴格地限定”

其實restrict的出現是為了解決一種叫指標混淆（Pointer aliasing）的問題，並且只用於指標的語法結構

restrict的作用是：

作為型別限定詞，表明指標是訪問一個數據物件的唯一且初始的方式。

1、指標混淆（Pointer aliasing）

從名字上看似乎這又是一個晦澀難懂的概念，但其原理卻是很淺顯易懂的，

而且這個bug估計很多人在初學C的時候都寫過，只是當時沒有結合儲存的知識細細考慮，來看這麼一個情況：

int a = 1;      /* 整型變數a */
int *p1 = &a;   /* 整型指標變數p1，指向a */
int *p2 = &a;   /* 整型指標變數p2，指向a */

你可能敏銳地發現了問題，兩個指標都是指向的一個地址，似乎表明上看沒有任何問題，比如搗鼓連結串列和二叉樹的時候就經常這樣幹

但考慮放在這樣的情況下呢：

#include <stdio.h>

/* 帶處理的相加 */
int addByLimitation(int *p1, int *p2)
{	
	*p1 = 1;       /* 設被加數處理結果為1 */
	*p2 = 2;       /* 設加數處理結果為2 */
	return *p1 + *p2;   /* 返回相加結果 */
}

int main(void)
{
	int a = 1;      /* 整型變數a */
	int *p1 = &a;   /* 整型指標變數p1，指向a */
	int *p2 = &a;   /* 整型指標變數p2，指向a */
	int b = addByLimitation(p1, p2);   /* b為函式求和的結果 */
	return 0;
}
 

按照相加函式的意願，結果本來應該得到3，因為被加數是1，加數是2，但上面這樣的程式碼計算結果卻是4

仔細回想一下就能找到端倪，p1和p2都指向一個地址，也就是說p1和p2指向地址的變數的改變是同步的

函式中不過是先把a = 1，然後再a = 2罷了，然後返回a + a的結果，自然是4，p1和p2看上去是兩個不同的指標，卻有同一個主子

可以看出，這是使用指標程式設計的時候可能出現的一個潛在威脅，特別是在陣列等更為複雜的指標結構中，指標混淆不易被發現

編譯器無法自行檢查到是否有指標混淆，restrict關鍵字可以作為輔助，幫助編譯器優化程式碼

而使用restrict後將限制多個指標指向同一變數的技巧，所以需要程式設計師和編譯器的配合，注意程式碼規範以達到消除bug的目的

2、restrict的使用

restrict的特徵為：只可用於指標，並表明指標是訪問一個數據物件的唯一且初始的方式。

首先，我們明確了，restrict關鍵字只用在有指標的情況下，其他語法沒有它的用武之地

其次，後面這句話的意思大概是這樣：

int a[5];    /* 陣列a */
/* p1是訪問由malloc分配的記憶體的唯一且初始的方式，可以用restrict */
int * restrict p1 = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
/* p1既不是初始的，又不是訪問陣列a的唯一方式，不可再限定為restrict */
int * p2 = a;

常見的用法是這樣的，例如上述例子中的求和函式：

/* 帶處理的相加 */
int addByLimitation(int * restrict p1, int * restrict p2)
{	
	*p1 = 1;
	*p2 = 2;
	return *p1 + *p2;
	/*
		這時候，函式得到的結果是3，正確
		因為加上restrict限定詞後，等於告訴了編譯器
		這兩個指標應該指向不同的資料，這會導致和之前翻譯的
		低階語言不同
	*/
}

——參考《C Primer Plus第五版》

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