nullptr 易失性读/写的副作用

Question

我正在看这个C++ 讲座（俄语）。16:10 左右，讲师提出了一个悬而未决的问题：

有这个代码：

int* foo()
{
    volatile auto a = nullptr;
    int* b = a;
    return b;
}

int main()
{}

Clang为(-Ofast)生成以下程序集foo

    mov     qword ptr [rsp - 8], 0 # volatile auto a = nullptr;
    xor     eax, eax
    ret

这意味着编译器假设读取没有副作用，a并且基本上删除了int* b = a;部分代码。

另一方面，GCC生成了一些不同的代码

    mov     QWORD PTR [rsp-8], 0 # volatile auto a = nullptr;
    mov     rax, QWORD PTR [rsp-8] # int* b = a;
    xor     eax, eax
    ret

这里编译器认为读取a确实会产生副作用并保持一切不变。

问题是根据 C++20 标准什么是正确的行为？

Answer 1

的类型a将是volatile std::nullptr_t.

std::nullptr_t并不真正需要具有任何内部状态，尽管它被指定为具有与 相同的大小void*。仅为此类型指定转换行为。

不需要std::nullptr_t在它占用的内存中存储值。所有转换行为仅取决于源具有std::nullptr_t类型这一事实。因此不需要0在那里写入或读取值。该赋值int* b = a;不依赖于 中存储的任何状态或值a，仅依赖于其类型。

我想说这两种行为都是正确的。访问的可观察副作用的确切含义无论如何volatile都是实现定义的，如果std::nullptr_t实现为实际上不使用其任何内存来存储值，那么人们不会期望从它加载/存储到它的任何指令无论如何都会为初始化和隐式转换生成int* b = a;。但是，如果std::nullptr_t实现类似于始终具有 value 的指针0，那么期望存储和加载是合理的。

注意：答案最初声称std::nullptr_t可以在任意数量的存储字节中实现，这是错误的，因为标准要求sizeof(std::nullptr_t) == sizeof(void*)。请参阅[basic.fundamental]/14。

事实上，在看过标准之后，我认为GCC的行为更加可疑。至少根据注释，左值到右值的转换a不应该访问nullptr_t左值。这意味着a的内存位置可能不会有任何负载，因为这会引入该规则不应出现的数据争用的可能性。