Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Множественные имена для одного и того же местоположения данных
Multiple names for the same data location
В информатике, алиасинг (или псевдонимы) описывает ситуацию, когда к одному и тому же месту в памяти можно обращаться через разные символические имена в программе. Таким образом, изменение данных через одно имя неявно изменяет значения, связанные со всеми псевдонимами, что может быть неожиданным для программиста. В результате, алиасинг значительно затрудняет понимание, анализ и оптимизацию программ. Анализаторы алиасинга предназначены для выявления и вычисления полезной информации, необходимой для понимания алиасинга в программах.
In computing, aliasing describes a situation in which a data location in memory can be accessed through different symbolic names in the program. Thus, modifying the data through one name implicitly modifies the values associated with all aliased names, which may not be expected by the programmer. As a result, aliasing makes it particularly difficult to understand, analyze and optimize programs. Aliasing analysers intend to make and compute useful information for understanding aliasing in programs.
Алиасованные указатели
Другой вид наложения (или псевдонимизации) может возникать в любом языке программирования, который позволяет обращаться к одному и тому же участку памяти под разными именами (например, с помощью указателей). Это частая проблема для функций, принимающих аргументы-указатели, и их устойчивость (или неустойчивость) к наложению должна быть тщательно задокументирована, особенно для функций, выполняющих сложные операции с областями памяти, переданными им в качестве аргументов.
Another variety of aliasing can occur in any language that can refer to one location in memory with more than one name (for example, with pointers). This is a common problem with functions that accept pointer arguments, and their tolerance (or the lack thereof) for aliasing must be carefully documented, particularly for functions that perform complex manipulations on memory areas passed to them.
Конфликты с оптимизацией
Оптимизаторы часто вынуждены делать консервативные предположения о переменных, когда возможна алиасинг (совпадение адресов). Например, знание значения переменной (например, x = 5) обычно позволяет выполнять определенные оптимизации (например, распространение констант). Однако компилятор не может использовать эту информацию после присваивания значения другой переменной (например, в C, *y = 10), поскольку существует вероятность, что *y является алиасом x. Это может произойти после присваивания, такого как y = &x. В результате этого присваивания *y, значение x также может измениться, поэтому распространение информации о том, что x равно 5, в последующих выражениях после *y = 10 может быть ошибочным (если *y действительно является алиасом x). Однако, если имеется информация об указателях, процесс распространения констант может задать вопрос: может ли x быть алиасом *y? Если ответ отрицательный, то x = 5 можно распространять безопасно. Другая оптимизация, на которую влияет алиасинг, – это переупорядочивание кода. Если компилятор определит, что x не является алиасом *y, то код, использующий или изменяющий значение x, можно переместить перед присваиванием *y = 10, если это улучшит планирование или позволит выполнить больше оптимизаций циклов. Чтобы обеспечить такую оптимизацию предсказуемым образом, стандарт ISO для языка программирования C (включая более новую редакцию C99, см. раздел 6.5, пункт 7) определяет, что (за некоторыми исключениями) незаконно обращаться к одному и тому же участку памяти, используя указатели разных типов. Компилятор, следовательно, может предполагать, что такие указатели не являются алиасами. Это правило, известное как правило строгого алиасинга, иногда позволяет значительно повысить производительность, но известно, что оно приводит к некорректной работе некоторого в противном случае допустимого кода. Несколько программных проектов намеренно нарушают эту часть стандарта C99. Например, Python 2.x сделал это для реализации подсчета ссылок и потребовал внесения изменений в основные структуры объектов в Python 3 для обеспечения этой оптимизации. Ядро Linux поступает так же, поскольку строгий алиасинг вызывает проблемы с оптимизацией встроенного кода. В таких случаях, при компиляции с помощью gcc, используется опция -fno-strict-aliasing для предотвращения нежелательной оптимизации, которая может привести к неожиданному коду.
Optimizers often have to make conservative assumptions about variables when aliasing is possible. For example, knowing the value of a variable (such as x is 5) normally allows certain optimizations (such as constant propagation). However, the compiler cannot use this information after an assignment to another variable (for example, in C, *y = 10) because it could be that *y is an alias of x. This could be the case after an assignment like y = &x. As an effect of this assignment to *y, the value of x would be changed as well, so propagating the information that x is 5 to the statements following *y = 10 would be potentially wrong (if *y is indeed an alias of x). However, if there is information about pointers, the constant propagation process could make a query like: can x be an alias of *y? Then, if the answer is no, x = 5 can be propagated safely. Another optimization impacted by aliasing is code reordering. If the compiler decides that x is not aliased by *y, then code that uses or changes the value of x can be moved before the assignment *y = 10, if this would improve scheduling or enable more loop optimizations to be carried out. To enable such optimizations in a predictable manner, the ISO standard for the C programming language (including its newer C99 edition, see section 6.5, paragraph 7) specifies that it is illegal (with some exceptions) to access the same memory location using pointers of different types. A compiler may therefore assume that such pointers do not alias. This rule, known as the strict aliasing rule, sometimes allows for impressive increases in performance, but has been known to break some otherwise valid code. Several software projects intentionally violate this portion of the C99 standard. For example, Python 2. x did so to implement reference counting, and required changes to the basic object structs in Python 3 to enable this optimization. The Linux kernel does this because strict aliasing causes problems with optimization of inlined code. In such cases, when compiled with gcc, the option fno strict aliasing is invoked to prevent unwanted optimizations that could yield unexpected code.