未定义的行为或 gcc 优化错误

Undefined behaviour or gcc optimization bug

本文关键字：gcc 优化 错误 未定义      更新时间：2023-10-16

问题是我们是否引入了未定义的行为来触发优化器，或者我们可以针对 gcc 提交错误报告吗？

很抱歉没有更好的标题，但它非常脆弱，我们几乎可以肯定这是一个错误。最小的例子不是我们最喜欢的设计，但它基于崩溃的生产代码：

#include <iostream>
struct Node
{
Node(Node* parent) {
if(parent) {
parent->child_ = this;
}
}
Node* child()
{
return child_;
}
Node* child_ = nullptr;
};
void walk(Node* module, int cleanup) {
if(module != nullptr) {
if(!cleanup) {
std::cerr << "No cleanup";
}
walk(module->child(), cleanup);
if(cleanup) {
delete module;
}
}
}
int main (){
Node* top = new Node(nullptr);
Node* child = new Node(top);
walk(top,1);
}

用-O1 -foptimize-sibling-calls -ftree-vrp编译。神螺栓示例：https://gcc.godbolt.org/z/4VijKb

当模块0x0时调用module->child()程序崩溃。检查汇编程序时，我们注意到if (module != nullptr)在walk开始时被跳过了。有一个检查cleanup，对work的调用似乎是无条件的，这会导致尝试从无效指针中提取child_。

在以下情况下，将在汇编中重新建立检查(并且代码似乎有效)：

  1. -O1上的两个优化中的任何一个都会被取消。
  2. if(!cleanup)体被移除。(cerr无副作用)
  3. if(cleanup)体被移除。(内存泄漏，但我认为它算作可观察到的行为变化)
  4. walk在"不清理"if之前调用。(操作顺序)
  5. cleanup类型从int更改为bool。(类型更改 - 但我认为没有可观察到的行为更改)。
  6. 插入之前和if(!cleanup)的无条件cerr << "text";。(也是一个可观察到的变化。

这似乎是尾递归和nullptr检查删除的奇怪组合，导致错误的代码。可能walk根据cleanup检查被拆分为同级函数并被错误地缝合(？

UB的两个候选人是：

  1. 暗示编译器module是非nullptr的，但我看不到编译器可以推断结果的方法。
  2. 在bool上下文中使用int，但它是合法的 AFAIK。

FWIWclang似乎产生了正确的运行时，gcc 8.3也存在用于检查的程序集。9.1，trunk不是。我们手头没有任何 gcc 专家，所以我们不知道为什么优化器会被误导。

它看起来确实像一个GCC错误。我已经盯着这段代码一段时间了，我找不到任何问题。

这也可以用gcc重现，而不仅仅是g++。如果您用 C 语言编写此内容的最小版本，GCC 开发人员可能会更容易进行调查。此 C 代码在 GCC 9.1.0 上为我重现了该问题，-O1 -foptimize-sibling-calls -ftree-vrp：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct Node
{
struct Node* child;
};
void walk(struct Node* module, int cleanup)
{
if (module == NULL) {
return;
}
if (!cleanup) {
puts("No cleanup");
}
walk(module->child, cleanup);
if (cleanup) {
free(module);
}
}
int main()
{
struct Node* node = malloc(sizeof(struct Node));
node->child = NULL;
walk(node, 1);
}
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