Warum optimiert der Rust-Compiler den Code nicht unter der Annahme, dass zwei veränderbare Referenzen keinen Alias ​​haben können?

Soweit ich weiß, kann Referenz- / Zeiger-Aliasing die Fähigkeit des Compilers beeinträchtigen, optimierten Code zu generieren, da sie sicherstellen müssen, dass sich die generierte Binärdatei korrekt verhält, wenn die beiden Referenzen / Zeiger tatsächlich Alias ​​sind. Zum Beispiel im folgenden C-Code:

void adds(int  *a, int *b) {
    *a += *b;
    *a += *b;
}

Wenn es clang version 6.0.0-1ubuntu2 (tags/RELEASE_600/final)mit dem -O3Flag kompiliert wird , wird es ausgegeben

0000000000000000 <adds>:
   0:    8b 07                    mov    (%rdi),%eax
   2:    03 06                    add    (%rsi),%eax
   4:    89 07                    mov    %eax,(%rdi)  # The first time
   6:    03 06                    add    (%rsi),%eax
   8:    89 07                    mov    %eax,(%rdi)  # The second time
   a:    c3                       retq

Hier speichert der Code (%rdi)zweimal in case int *aund int *balias.

Wenn wir dem Compiler ausdrücklich mitteilen, dass diese beiden Zeiger keinen Alias ​​mit dem restrictSchlüsselwort haben können:

void adds(int * restrict a, int * restrict b) {
    *a += *b;
    *a += *b;
}

Dann wird Clang eine optimierte Version des Binärcodes ausgeben:

0000000000000000 <adds>:
   0:    8b 06                    mov    (%rsi),%eax
   2:    01 c0                    add    %eax,%eax
   4:    01 07                    add    %eax,(%rdi)
   6:    c3                       retq

Da Rust (außer in unsicherem Code) sicherstellt, dass zwei veränderbare Referenzen keinen Alias ​​haben können, würde ich denken, dass der Compiler in der Lage sein sollte, die optimierte Version des Codes auszugeben.

Als ich mit dem Code testen unten und kompilieren Sie es mit rustc 1.35.0mit -C opt-level=3 --emit obj,

#![crate_type = "staticlib"]
#[no_mangle]
fn adds(a: &mut i32, b: &mut i32) {
    *a += *b;
    *a += *b;
}

es erzeugt:

0000000000000000 <adds>:
   0:    8b 07                    mov    (%rdi),%eax
   2:    03 06                    add    (%rsi),%eax
   4:    89 07                    mov    %eax,(%rdi)
   6:    03 06                    add    (%rsi),%eax
   8:    89 07                    mov    %eax,(%rdi)
   a:    c3                       retq

Dies nutzt die Garantie nicht aus aund bkann nicht alias.

Liegt das daran, dass sich der aktuelle Rust-Compiler noch in der Entwicklung befindet und noch keine Alias-Analyse für die Optimierung integriert hat?

Liegt das daran, dass es immer noch eine Chance gibt aund bAlias ​​auch in sicherem Rust sein könnte?

Rust ursprünglich tat das LLVM ermöglichen noaliasAttribut, aber dieses verursacht miscompiled Code . Wenn alle unterstützten LLVM-Versionen den Code nicht mehr falsch kompilieren, wird er wieder aktiviert .

Wenn Sie -Zmutable-noalias=yesden Compileroptionen hinzufügen , erhalten Sie die erwartete Assembly:

adds:
        mov     eax, dword ptr [rsi]
        add     eax, eax
        add     dword ptr [rdi], eax
        ret

Einfach ausgedrückt, Rust hat das Äquivalent des restrictSchlüsselworts von C überall platziert , weitaus häufiger als jedes übliche C-Programm. Dies übte Eckfälle von LLVM mehr aus, als es richtig handhaben konnte. Es stellt sich heraus, dass C- und C ++ - Programmierer einfach nicht restrictso häufig verwenden wie &mutin Rust.

Dies ist mehrfach passiert .

• Rost 1.0 bis 1.7 - noaliasaktiviert
• Rost 1.8 bis 1.27 - noaliasdeaktiviert
• Rost 1.28 bis 1.29 - noaliasaktiviert
• Rost 1.30 bis ??? - noaliasdeaktiviert

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