Clang 14 和 15 显然优化了在 Clang 13、ICC、GCC、MSVC 下按预期编译的代码

Question

我有以下示例代码：

inline float successor(float f, bool const check)
{
    const unsigned long int mask = 0x7f800000U;
    unsigned long int i = *(unsigned long int*)&f;

    if (check)
    {
        if ((i & mask) == mask)
            return f;
    }

    i++;

    return *(float*)&i;
}

float next1(float a)
{
    return successor(a, true);
}

float next2(float a)
{
    return successor(a, false);
}

在 下x86-64 clang 13.0.1，代码按预期编译。

在 or 15下x86-64 clang 14.0.0，输出仅仅是andret的运算。next1(float)next2(float)

编译器选项：-march=x86-64-v3 -O3

代码和输出在这里：Godbolt。

该successor(float,bool)函数不是空操作。

请注意，输出符合 GCC、ICC 和 MSVCC 下的预期。我在这里错过了什么吗？

Answer 1

*(unsigned long int*)&f是立即的别名违规。f是一个float. 不允许您通过指向 的指针访问它unsigned long int。（这同样适用于*(float*)&i。）

因此，代码具有未定义的行为，并且 Clang 喜欢假设具有未定义行为的代码是不可访问的。

编译以-fno-strict-aliasing强制 Clang 不将别名冲突视为不可能发生的未定义行为（尽管这可能还不够，请参见下文），或者最好不要依赖未定义行为。而是使用std::bit_cast(C++20 起) 或创建具有新类型但具有相同对象表示形式的std::memcpy副本。f这样您的程序将是有效的标准 C++，而不依赖于-fno-strict-aliasing编译器扩展。

（如果您使用std::memcpyadd astatic_assert来验证这一点unsigned long int并float具有相同的大小。这在所有平台上都不是这样，也不是在所有常见平台上都是如此。std::bit_cast内置了测试。）

正如 @CarstenS 在另一个答案中注意到的，考虑到您（至少在编译器资源管理器上）正在为 SysV ABI 进行编译， （64 位）确实与（32 位）unsigned long int大小不同。float因此，存在更直接的 UB，因为您在 的初始化中访问内存越界i。他还注意到，当使用匹配大小的整数类型时，即使没有-fno-strict-aliasing. 不过，这并不会使我上面写的内容无效。