Mys*_*ial 124 c c++ x86 gcc undefined-behavior
以下代码进入GCC的无限循环:
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
int i = 0x10000000;
int c = 0;
do{
c++;
i += i;
cout << i << endl;
}while (i > 0);
cout << c << endl;
return 0;
}
所以这是交易:有符号整数溢出在技术上是未定义的行为.但是x86上的GCC使用x86整数指令实现整数运算 - 它包含溢出.
因此,我本来期望它包装溢出 - 尽管事实上它是未定义的行为.但事实显然并非如此.那么我错过了什么？
我使用以下方法编译:
~/Desktop$ g++ main.cpp -O2
GCC输出:
~/Desktop$ ./a.out
536870912
1073741824
-2147483648
0
0
0
... (infinite loop)
禁用优化后,没有无限循环且输出正确.Visual Studio也正确编译它并给出以下结果:
正确的输出:
~/Desktop$ g++ main.cpp
~/Desktop$ ./a.out
536870912
1073741824
-2147483648
3
以下是一些其他变体:
i *= 2; // Also fails and goes into infinite loop.
i <<= 1; // This seems okay. It does not enter infinite loop.
这是所有相关的版本信息:
~/Desktop$ g++ -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=g++
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/gcc/x86_64-linux-gnu/4.5.2/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ..
...
Thread model: posix
gcc version 4.5.2 (Ubuntu/Linaro 4.5.2-8ubuntu4)
~/Desktop$
所以问题是:这是GCC中的一个错误吗？或者我误解了GCC如何处理整数运算？
*我也在标记这个C,因为我认为这个bug会在C中重现.(我还没有验证过.)
编辑:
这是循环的组装:(如果我正确识别它)
.L5:
addl %ebp, %ebp
movl $_ZSt4cout, %edi
movl %ebp, %esi
.cfi_offset 3, -40
call _ZNSolsEi
movq %rax, %rbx
movq (%rax), %rax
movq -24(%rax), %rax
movq 240(%rbx,%rax), %r13
testq %r13, %r13
je .L10
cmpb $0, 56(%r13)
je .L3
movzbl 67(%r13), %eax
.L4:
movsbl %al, %esi
movq %rbx, %rdi
addl $1, %r12d
call _ZNSo3putEc
movq %rax, %rdi
call _ZNSo5flushEv
cmpl $3, %r12d
jne .L5
bdo*_*lan 173
当标准表明它是未定义的行为时,就意味着它.任何事情都可能发生."任何东西"包括"通常整数环绕,但偶尔会发生奇怪的事情".
是的,在x86 CPU上,整数通常以您期望的方式包装.这是其中一个例外.编译器假定您不会导致未定义的行为,并优化掉循环测试.如果你真的想要环绕,传递-fwrapv给g++或gcc编译时; 这为您提供了明确定义的(二进制补码)溢出语义,但可能会损害性能.
Den*_*nis 18
这很简单:未定义的行为 - 尤其是-O2启用了optimization()时 - 意味着任何事情都可能发生.
您的代码表现为(您)没有-O2切换的预期.
顺便说一下,它对icl和tcc工作得很好,但你不能依赖这样的东西......
根据此,gcc的优化其实功勋符号整数溢出.这意味着"bug"是设计的.
Man*_*rse 11
这里要注意的重要事项是C++程序是为C++抽象机器编写的(通常通过硬件指令模拟).您正在为x86进行编译的事实与这个具有未定义行为的事实完全无关.
编译器可以自由地使用未定义行为的存在来改进其优化(通过从循环中删除条件,如本例所示).除了要求机器代码在执行时产生C++抽象机所需的结果时,C++级构造和x86级机器代码构造之间没有保证甚至有用的映射.
请大家注意，未定义的行为就是undefined。这意味着任何事情都可能发生。在实践中（如本例所示），编译器可以自由地假设它不会被调用，并且如果可以使代码更快/更小，则可以做任何它想做的事。任何人都可以猜测不应该运行的代码会发生什么。它将取决于周围的代码（取决于此，编译器可以生成不同的代码）、使用的变量/常量、编译器标志……哦，编译器可以更新并以不同的方式编写相同的代码，或者您可以使用另一个对代码生成有不同看法的编译器。或者只是买一台不同的机器，即使是同一架构系列中的另一个模型也很可能有它自己的未定义行为（查找未定义的操作码，一些有进取心的程序员发现，在一些早期的机器上有时确实做了有用的事情......） 。不存在“编译器对未定义的行为给出明确的行为”。有些区域是实现定义的，您应该能够依赖编译器的一致行为。