防止两个对象内部出现混叠

Question

我有一个与此类似的函数签名

void Mutliply(const MatrixMN& a, const MatrixMN& b, MatrixMN& out);

在内部，矩阵类有一个表示 mx n 组件的 float* data; 。我想告诉编译器 a 和 b 不会对输出矩阵进行别名，因此它不会执行大量的加载存储。

我该怎么做呢？我知道我可以传递指向函数签名的指针，并用 __restrict 标记指针（在 MSVC 中），但我想保留通过引用传递对象的习惯用法，其中对象包含指向内存的指针。

我还知道 __restrict 不适用于对象引用。

Answer 1

根据优化器的工作方式，顶部的 assert(&in1 != &out && &in2 != &out) 可能会起到作用。您还可以删除 out 参数，并相信优化器会删除多余的副本（当然假设它是纯 out 参数）。如果代码是内联的候选代码，编译器可能会发现它本身没有任何别名。如果 restrict 确实对引用参数不起作用，您可以为函数调用设置一个额外的级别，并将所有三个级别传递给接受正确限制的指针的第二个函数。希望该内容能为您内联。

Answer 2

编写一个非导出（文件静态，私有）乘法函数，该函数采用float*参数，用restrict<标记参数/代码>。让 Multiply 调用此函数。

Answer 3

由于您似乎对 __restrict 指针感到满意，因此我会使用您所知道的内容，但您仍然可以包装它并使用引用提供接口：

void Multiply(const MatrixMN& a, const MatrixMN& b, MatrixMN& out) {
  if (&a == &b || &a == &out || &b == &out) {
    // indicate precondition violation however you like
    assert(!"precondition violated");
    abort();  // assert isn't always executed
  }
  else {
    DoMultiply(&a, &b, &out);
  }
}

void DoMultiply(MatrixMN const * __restrict a, MatrixMN const * __restrict b,
              MatrixMN * __restrict out)
{
  //...
}

使指针版本“非公开”，例如将其放置在“详细信息”命名空间中，给它内部链接（在这种情况下不适用），或者给它一个特殊的名称。您甚至可以使用局部变量而不是参数，并将函数体放在“else”中，但我发现上面的内容更干净。

Answer 4

宏包装器如何在编译时本身具有__restrict效果：（下面是伪代码，未检查）：

#define Multiply(A,B,C) Multiply_restrict(&A, &B, &C)

现在中间方法定义为，

inline void Multiply_restrict(const MatrixMN* __restrict pA,
            const MatrixMN* __restrict pB, MatrixMN* __restrict pC)
{
  Multiply_(*pA, *pB, *pC);
}

最后只是在原始 Multiply 之后添加 _：

void Mutliply_(const MatrixMN& a, const MatrixMN& b, MatrixMN& out);

因此最终效果将与您调用的完全相同：

Multiply(x, y, answer);