为什么编译器优化会破坏这个 64 位整数交换代码？

内存操作代码中的优化陷阱

在最近的一次讲座中，提出了一种编码结构，该结构在启用优化时会导致意外行为。该代码尝试交换 64 位整数中的 32 位字。

<br>内联 u64 Swap_64(u64 x)<br>{<pre class="brush:php;toolbar:false">u64 tmp;
(*(u32*)&amp;tmp)       = Swap_32(*(((u32*)&amp;x)+1));
(*(((u32*)&amp;tmp)+1)) = Swap_32(*(u32*) &amp;x);

return tmp;

}

最初解释为编码风格问题，讲师声称优化会使代码无效。此行为的原因受到质疑。

违反严格的别名规则

问题的原因在于违反严格的别名规则。这些规则规定只能通过兼容类型的指针访问内存位置。在给定的代码中，通过不同类型的指针访问 64 位整数中的 32 位字违反了此规则。

别名和未定义行为

假设不同类型的指针之间没有别名，允许编译器基于严格的别名规则进行优化。因此，对临时变量 tmp 的赋值被视为不必要，从而不会修改 x。

理解严格别名

要解决此问题，需要深入了解严格的别名是至关重要的。 C99 标准在第 6.5 节第 7 段中定义了严格的别名。此规则确保只能通过与其有效类型兼容的表达式来访问对象的存储值。

替代解决方案

为了解决这个优化陷阱，存在多种解决方案。一种方法是通过联合使用类型双关。这种技术允许多种数据类型共享相同的内存空间，而不违反别名规则。

总之，优化可以深刻地影响代码行为。理解严格别名等概念对于避免应用优化时出现意外后果至关重要。

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