LLVM编译器优化错误或什么

我无意中发现了一个我无法理解的有趣问题。

背景是：

• XCode上的LLVM 4.2编译器
• 编译时支持c++11
• 用-Os编译
• 为armv7/armv7s体系结构编译

现在我意识到，在启用优化的情况下进行编译时，某些代码出现了问题。

代码是：

static int foo(int tx, int sx, int w)
{
  int vs = 60;
  if (sx < vs*2 && tx > w - vs*2)
    return (sx + w - tx);
  else if (sx > w - vs*2 && tx < vs*2)
    return -(w - sx + tx);
  else
    return sx - tx;
}

现在，通过使用LLDB，我逐步执行代码来追踪一个奇怪的错误，这让我意识到if的第一个分支是用输入实现的

sx = 648
tx = 649
w = 768
vs = 60

（这些值直接取自XCode中的locals表，我无法查询关于vs的lldb，因为我想它已经优化了。）

第一个分支是if (648 < 120 && ...，所以应该没有办法使用它，但它确实发生了。如果我使用-O0进行编译，那么错误就会消失。

另外一件有趣的事情是，对于sx = 647和tx = 648，错误没有发生。

现在，事情有两个：或者我错过了一些显而易见的东西，以至于10个小时的调试让我看不到，或者优化中有某种错误。

有线索吗？

更多的背景，这是ASM生成的：

    .private_extern __ZN5Utils12wrapDistanceEiii
    .globl  __ZN5Utils12wrapDistanceEiii
    .align  2
    .code   16                      @ @_ZN5Utils12wrapDistanceEiii
    .thumb_func __ZN5Utils12wrapDistanceEiii
__ZN5Utils12wrapDistanceEiii:
    .cfi_startproc
Lfunc_begin9:
@ BB#0:
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:tx <- R0+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:sx <- R1+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:w <- R2+0
    @DEBUG_VALUE: vs <- 60+0
    sub.w   r3, r2, #120
    cmp r1, #119
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:tx <- R0+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:sx <- R1+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:w <- R2+0
    it  le
    cmple   r3, r0
Ltmp42:
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:tx <- R0+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:sx <- R1+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:w <- R2+0
    ittt    lt
    sublt   r0, r1, r0
Ltmp43:
    addlt   r0, r2
    @DEBUG_VALUE: vs <- 60+0
    bxlt    lr
Ltmp44:
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:tx <- R0+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:sx <- R1+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:w <- R2+0
    @DEBUG_VALUE: vs <- 60+0
    cmp r3, r1
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:tx <- R0+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:sx <- R1+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:w <- R2+0
    it  lt
    cmplt   r0, #119
Ltmp45:
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:tx <- R0+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:sx <- R1+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:w <- R2+0
    itttt   le
    suble   r1, r2, r1
Ltmp46:
    addle   r0, r1
Ltmp47:
    rsble   r0, r0, #0
    @DEBUG_VALUE: vs <- 60+0
    bxle    lr
Ltmp48:
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:tx <- R0+0
    @DEBUG_VALUE: wrapDistance:sx <- R1+0
    @DEBUG_VALUE: vs <- 60+0
    subs    r0, r1, r0
Ltmp49:
    @DEBUG_VALUE: vs <- 60+0
    bx  lr
Ltmp50:
Lfunc_end9:
    .cfi_endproc

如果我在If子句之前放置一个print，例如printf("%d < %d - %d",sx,vs*2,sx < vs*2)，那么错误就会消失。

这个简单的测试用例解决了问题：

for (int i = 0; i < 767; ++i)
{
  printf("test: %d, %d, %d",i,i+1,Utils::wrapDistance(i+1, i, 768))
}
...
test: 641, 642, -1
test: 642, 643, -1
test: 643, 644, -1
test: 644, 645, -1
test: 645, 646, -1
test: 646, 647, -1
test: 647, 648, -1
test: 648, 649, -769
test: 649, 650, -1
test: 650, 651, -1
test: 651, 652, -1
test: 652, 653, -1
test: 653, 654, -1
test: 654, 655, -1
...

EDIT2

我设法在一个独立的程序中重现了这个错误，我只是创建了一个空的iOS项目，然后我定义了两次函数，一次是在AppDelegate.mm中直接从同一个文件调用，另一次在一个单独的文件中：

测试.h

#ifndef TEST_H_
#define TEST_H_
class Utils
{
  public:
    static int wrapDistance(int tx, int sx, int w);
};
#endif

测试.cpp

#include "Test.h"
int Utils::wrapDistance(int tx, int sx, int w)
{
  int vs = 60;
  if (sx < vs*2 && tx > w - vs*2)
    return (sx + w - tx);
  else if (sx > w - vs*2 && tx < vs*2)
    return -(w - sx + tx);
  else
    return sx - tx;
}

AppDelegate.mm

#import "AppDelegate.h"
#include "Test.h"
int wrapDistance(int tx, int sx, int w)
{
  int vs = 60;
  if (sx < vs*2 && tx > w - vs*2)
    return (sx + w - tx);
  else if (sx > w - vs*2 && tx < vs*2)
    return -(w - sx + tx);
  else
    return sx - tx;
}
@implementation AppDelegate
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions
{
  ...
  for (int i = 0; i < 767; ++i)
  {
    NSLog(@"test inside: %d, %d, %d",i,i+1,wrapDistance(i+1, i, 768));
    NSLog(@"test outside: %d, %d, %d",i,i+1,Utils::wrapDistance(i+1, i, 768));
  }
    return YES;
}
...

输出

test inside: 644, 645, -1
test outside: 644, 645, -1
test inside: 645, 646, -1
test outside: 645, 646, -1
test inside: 646, 647, -1
test outside: 646, 647, -1
test inside: 647, 648, -1
test outside: 647, 648, -1
test inside: 648, 649, -1
test outside: 648, 649, -769
test inside: 649, 650, -1
test outside: 649, 650, -1
test inside: 650, 651, -1
test outside: 650, 651, -1
test inside: 651, 652, -1
test outside: 651, 652, -1

正如您所看到的，在被调用的文件中定义的函数的行为是正确的，但同样的事情不适用于另一个，这显示了相同的错误。如果我强制不使用__attribute__ ((noinline))内联内部函数，那么这两个函数都会失败。我真的在黑暗中摸索。