C++代码在没有优化的情况下被奇怪地跳过。有什么想法吗？

Question

我寻找了两天的答案但没有成功。我以前从未遇到过这个问题，所以我会尽力而为。请耐心听我说。

我回到一年多前创建的 C++ 项目，当时运行没有问题。前几天，当我试图运行相同的程序时，我遇到了这个有趣且令人难以置信的恼人问题。代码类似于：

file.h

...
short id;
...

file.cc

id = 0;
while (id < some_large_number)
{
   id = foo();  
   if (id == 2)
   {
      //do something
   }
   else if (id == 2900)
   {
      //do something
   }
   else if (id == 30000)
   {
      //do something
   }
   else if (id == 40000)
   {
      //do something
   }
   else if (id == 45000)
   {
      //do something
   }
   else
   {
      //do something else
   }
}

常量是我在本示例中扩展的十六进制表示法的宏。事实证明，这确实是一个错误，但调试器并没有让它很容易被发现。发生的事情如下：

当我尝试使用 GDB（没有优化）单步执行代码时，我注意到 GDB 每次在到达 if (id == 30000) 后都会直接跳转到 else 语句。因为这些数字是十六进制表示法的 C 宏，所以我一开始并没有注意到 40000 超出了 signed Short 的限制。这是非常具有误导性的，我花了几个小时试图弄清楚：我重新编译了外部库，重新安装了 g++，等等。

显然，将 id 设为 unsigned Short 解决了问题。另一个问题似乎是编译器问题。但我还是不明白，为什么这些代码段在执行过程中完全被跳过，并且没有任何优化？为什么它不遍历每个 if 语句，这样我就可以识别真正的问题？有什么想法吗？

非常感谢。我希望这对于第一个问题来说是可以的。

Answer 1

如果您启用 gcc 的所有警告，它会在编译时告诉您将会发生这种情况。

Answer 2

Short 是 16 位长，其范围是 -32768 到 32767。因此它永远不会是 40000 或 45000，并且编译器消除了死代码（因为它永远不会达到）。

Answer 3

GCC 是一个优秀的优化编译器，但是即使通过 -Werror、-Wall 等启用错误和警告信息，GCC 仍然不会产生与诊断编译相同级别的信息。在开发代码时，我建议使用 Clang（一种诊断编译器）来帮助查找错误和错误。 Clang 旨在与 GCC 兼容，除了一些更深奥的功能之外，我在 Makefile 中的两者之间更改 CC 没有任何问题。

作为一个优化编译器，我相信 GCC 默认情况下会消除死代码。这将导致编译器检测到不可能的所有分支（例如 id 变量范围之外的分支）被消除。您也许可以禁用这种类型的死代码消除。

Answer 4

回想一下，在编译过程中，C++ 编译器会检查代码并确定代码的哪些部分按什么顺序执行。如果编译器确定部分代码永远不会运行，它就不会对其进行优化。

例如：

int i = 0;
if( i == 1) {
    printf("This will never be printed\n");
}

这里，没有理由优化 if 语句，因为它永远不会执行。

如果您使用以下命令进行编译，则会拾取此类实例：

g++ -Wall mycode.c

，其中-Wall 表示显示所有警告，mycode.c 表示显示所有警告。 code> 是您的项目文件。

至于执行，通过GDB单步显示程序当前的流程。如果一个分支（在 if 语句中）为假，为什么它会遍历该代码部分？在 if-elseif-else 语句中只能采用一个分支。

我希望这对你有帮助。

Answer 5

我的结论和你的一样：即使没有打开“优化”，它似乎也被优化了。也许这些常量谓词“始终为真”/“始终为假”用于直接在代码生成步骤中的某个位置跳过代码，即比执行任何 -O 开关优化要早得多。只是一个猜测。