restrict类型限定符

restrict类型限定符（type qualifier）是ISO/IEC 9899:2018标准提供的4个类型限定符之一，restrict类型限定符仅用于对象指针，和其它3个类型限定符一样，restrict类型限定符仅对左值表达式才有意义。

使用restrict类型限定符限定的指针也称为受限指针（restricted pointer），受限指针与其指向对象之间存在着一种特殊关系：在受限指针的生命周期内，如果受限指针指向的对象发生改变，所有对该对象的访问（包括读和写）都必须直接地或者间接地通过受限指针来完成；否则其行为是未定义的。

下面结合具体例子来讨论一下这种特殊关系。

{
    int * restrict ptrOne;
    int * restrict ptrTwo;
    ...
}

在一个块中声明了两个受限指针ptrOne、ptrTwo，假设ptrOne指向一个对象，并且该对象在块中进行了修改；那么就不能使用ptrTwo访问该对象。

受限指针与指向对象之间的特殊关系并不是因为使用restrict类型限定符确定的，而是通过编程人员编写代码确定的；使用restrict类型限定符是告诉编译器这种关系，编译器可以在此基础上进行某些优化。

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/* restrict类型限定符范例1 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define LENGTH 5

int main(void)
{
    int arr[LENGTH] = {0};
    int *ptrOne = arr;
    int * restrict ptrTwo;

    ptrTwo = calloc(LENGTH, sizeof(int));
    if(ptrTwo == NULL)
        exit(EXIT_FAILURE);

    for(int i=0; i<LENGTH; ++i)
    {
        ptrOne[i] -= 1;
        arr[i] += 2;
        ptrOne[i] += 3;
        
        ptrTwo[i] -= 1;
        ptrTwo[i] += 3;
    }

    free(ptrTwo);
    
    return 0;
}

受限指针ptrTwo是访问动态内存的唯一方式，使用restrict类型限定符就是告诉编译器可以执行某些优化，例如：将ptrTwo[i] -= 1;语句以及ptrTwo[i] += 3;语句优化为ptrTwo[i] += 2;。指针ptrOne不能执行类似优化，因为指针ptrOne不是访问指向对象的唯一方式。

具体实现中，会不会根据restrict类型限定符进行优化，以及如何优化将由实现决定。

受限指针可以给非受限指针赋值；但受限指针间的赋值却是未定义行为，受限指针间的赋值有个例外就是：在嵌套块中，如果受限指针是由外向内赋值，其行为是允许的。

{
    int * restrict outerOne;
    int * restrict outerTwo;
    int *ptr;
    
    ptr = outerOne;             //合法。
    outerTwo = outerOne;        //未定义行为。
    
    {
        int * restrict inner = outerOne;    //合法。
    }
}

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