gcc/g＆＃x2b;＆＃x2b;和clang：有条件的错误优化

Question

我有一个有关GCC和CLANG代码优化的问题。这件代码显示出奇怪的行为。 arr初始化为0在main中，sizef（int） in arr_ctor和变为0在arr_resize中。因此，条件不应执行。使用-O2编译时，将消除条件并fprintf执行。但是，将MSVC与 /O2一起使用时，并且代码正常。

#include <stdio.h>

int arr_resize(int* arr)
{
    arr--;

    if(arr != nullptr)                      // this conditional shouldn't be removed 
        fprintf(stderr, "arr = %p\n", arr); //

    return 0;
}

int arr_ctor(int* arr)
{
    arr++;
    arr_resize(arr);

    return 0;
}


int main()
{
    int* arr = {};

    arr_ctor(arr);

    return 0;
}

命令行：

gcc main.cpp -o test_gcc -o2 -wall -wextra

clang main.cpp -o test_clang -o2 -wall -wextra

输出（GCC）：

arr =（nil）

输出（clang）：

arr =（nil）

输出（MSVC）：无输出

组装显示该条件是在GCC和Clang中消除的，但在MSVC中呈现。

GCC（-O2）：

<...>

arr_resize:

    subq    $8, %rsp

    leaq    -4(%rdi), %rdx
    movq    stderr(%rip), %rdi
    xorl    %eax, %eax
    leaq    .LC0(%rip), %rsi
    call    fprintf@PLT
    xorl    %eax, %eax
    addq    $8, %rsp

    ret

<...>

clang（-O2）：

<...>

arr_resize:

    pushq   %rax

    leaq    -4(%rdi), %rdx
    movq    stderr@GOTPCREL(%rip), %rax
    movq    (%rax), %rdi
    leaq    .L.str(%rip), %rsi
    xorl    %eax, %eax
    callq   fprintf@PLT
    xorl    %eax, %eax
    popq    %rcx

    retq

<...>

MSVC（/o2）：

<...>

int arr_resize(int *)
    push    rbx
    sub     rsp, 32
    mov     rbx, rcx
    sub     rbx, 4
    je      SHORT $LN4@arr_resize
    mov     ecx, 2
    call    __acrt_iob_func
    mov     rcx, rax
    lea     rdx, OFFSET FLAT:`string'
    mov     r8, rbx
    call    fprintf
$LN4@arr_resize:
    xor     eax, eax
    add     rsp, 32
    pop     rbx
    ret     0

<...>

命令行：

gcc main.cpp -o test.s -s -o2 -wall -wextra -fno -exceptions

clang main.cpp -o test.s -s -o2 -wall -wextra -fno -exceptions

msvc仅在 /o2上在godbolt上测试，因为我没有。 Clang和GCC在Godbolt和我的PC上进行了测试。

为了进行比较，没有优化的GCC：

<...>    

arr_resize:
.LFB0:
    pushq   %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    subq    $16, %rsp
    movq    %rdi, -8(%rbp)
    subq    $4, -8(%rbp)
    cmpq    $0, -8(%rbp)
    je  .L2
    movq    stderr(%rip), %rax
    movq    -8(%rbp), %rdx
    leaq    .LC0(%rip), %rcx
    movq    %rcx, %rsi
    movq    %rax, %rdi
    movl    $0, %eax
    call    fprintf@PLT
.L2:
    movl    $0, %eax
    leave
    ret

<...>

编译器：

GCC版本11.2.0（Godbolt上的11.2.0）

Clang版本13.0.1（Godbolt上的14.0.0）

MSVC版本19.31在Godbolt上

是一个错误还是我错过了什么？

Answer 1

您正在问两个问题，

• 为什么要删除代码，
• 为什么执行的printf

被删除了，因为指针上的算术无法产生nullptr。 它就会被视为

if(42 == 42) // ie always true

因此，一旦所有赌注都关闭， null上的算术是ub。 printf可能会发生，可能不会