g ++“warning：iteration ...调用未定义的行为”看似无关的变量 [英] g++ "warning: iteration ... invokes undefined behavior" for Seemingly Unrelated Variable

问题描述

考虑以下代码 strange.cpp ：

 ＃包括< vector> 
 
 
使用namespace std; 
 
 
 int i = 0; 
 
 
 int * bar（）
 {
 ++ i; 
 return& i; 
 
 
 
 int main（）
 {
 for（size_t j = 0; j <99999999999; ++ j）//（* ）
 {
 const auto p = bar（）; 
 if（！p）//（**）
 return -1; 
 
 
 $ / code> 

用g ++编译会给出警告：

  $ g ++ --std = c ++ 11 -O3 strange.cpp 
 strange.cpp：In function'int main（ ）'：
 strange.cpp：12：12：warning：迭代4294967296ul调用未定义的行为[-Waggressive-loop-optimizations] 
 ++ i; 
 ^ 
 strange.cpp：19：9：注意：包含循环
 for（size_t j = 0; j< 99999999999; ++ j）//（*）
 ^ 
  

我不明白为什么增量会调用未定义的行为。此外，还有两个更改，每个都会使警告消失：
$ b

1. 更改行（*）到 for（int j ...


2. 更改行（** ）至 if（！* p）

此警告的含义是什么，为什么这些更改与它有关？



注意



  $ g ++ --version 
 g ++（Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1〜14.04）4.8.4 
  




解决方案

增量未定义，因为一旦 i 达到 std :: numeric_limits< int> :: max（） code> （32位，LP64或LLP64平台上的2 31 - 1），将其递增，这对于带符号的整型类型是未定义的行为。 >



gcc在迭代4294967296ul（2 32 ）时发出警告而不是迭代2147483646u（2 31 ），因为它不知道 i 的初始值;一些其他的代码可能在 main 之前运行，以将 i 设置为 0以外的其他代码。 code>。但是一旦输入 main ，没有其他代码可以运行来修改 i ，所以一次2 32 迭代已经完成，它将在某一时刻达到2 31 - 1并溢出。





1. <通过将循环的控制条件变成同义反复的真实表达式来修复它;因为& i 不能成为循环内的 if一个空指针。 无限循环可以被优化，所以gcc消除了循环和 i 的整数溢出不会发生。


2. 通过允许gcc和从整数溢出的未定义的行为。防止整数溢出的唯一方法是使 i 的初始值为负值，这样在某点 i 达到零。这是可能的（见上文），唯一的选择是未定义的行为，所以它必须发生。因此 i 达到零，循环内的 if if 会执行，并且 main 返回 -1 。




Consider the following code in strange.cpp:

#include <vector> 


using namespace std;


int i = 0;


int *bar()
{   
    ++i;
    return &i; 
}   


int main()
{   
    for(size_t j = 0; j < 99999999999; ++j) // (*)
    {   
        const auto p = bar();
        if(!p) // (**)
            return -1; 
    }   
}   

Compiling this with g++ gives a warning:

$ g++ --std=c++11 -O3 strange.cpp 
strange.cpp: In function ‘int main()’:
strange.cpp:12:12: warning: iteration 4294967296ul invokes undefined behavior [-Waggressive-loop-optimizations]
         ++i;
            ^
strange.cpp:19:9: note: containing loop
         for(size_t j = 0; j < 99999999999; ++j) // (*)
         ^

I don't understand why the increment invokes undefined behavior. Moreover, there are two changes, each of which makes the warning disappear:

1. changing the line (*) to for(int j...
2. changing the line (**) to if(!*p)

What is the meaning of this warning, and why are the changes relevant to it?

Note

$ g++ --version
g++ (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04) 4.8.4

解决方案

The increment is undefined because once i reaches std::numeric_limits<int>::max() (2³¹ - 1 on a 32-bit, LP64 or LLP64 platform), incrementing it will overflow, which is undefined behavior for signed integral types.

gcc is warning on iteration 4294967296ul (2³²) rather than iteration 2147483646u (2³¹) as you might expect, because it doesn't know the initial value of i; some other code might have run before main to set i to something other than 0. But once main is entered, no other code can run to alter i, and so once 2³² iterations have completed it will have at some point reached 2³¹ - 1 and overflowed.

1. "fixes" it by turning the controlling condition of the loop into a tautologically true expression; this makes the loop an infinite loop, since the if inside the loop will never execute, as &i cannot be a null pointer. Infinite loops can be optimized away, so gcc eliminates the body of the loop and the integer overflow of i does not occur.

2. "fixes" it by allowing gcc an out from the undefined behavior of integer overflow. The only way to prevent integer overflow is for i to have an initial value that is negative, such that at some point i reaches zero. This is possible (see above), and the only alternative is undefined behavior, so it must happen. So i reaches zero, the if inside the loop executes, and main returns -1.

这篇关于g ++“warning：iteration ...调用未定义的行为”看似无关的变量的文章就介绍到这了，希望我们推荐的答案对大家有所帮助，也希望大家多多支持IT屋！