为什么clang中的-O2或更大的优化会破坏这个代码

Why does -O2 or greater optimization in clang break this code?

本文关键字:代码 优化 中的 clang -O2 为什么      更新时间:2023-10-16

我在网站上检查了类似的问题,但在这里找不到任何符合我的场景的问题。这是我试图运行的代码(需要C++14(:

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
using namespace std;
class countdownTimer {
public:
    using duration_t = chrono::high_resolution_clock::duration;
    countdownTimer(duration_t duration) : duration{ duration }, paused{ true } {}
    countdownTimer(const countdownTimer&)               = default;
    countdownTimer(countdownTimer&&)                    = default;
    countdownTimer& operator=(countdownTimer&&)         = default;
    countdownTimer& operator=(const countdownTimer&)    = default;
    void start() noexcept {
        if (started) return;
        startTime = chrono::high_resolution_clock::now();
        endTime = startTime + duration;
        started = true;
        paused = false;
    }
    void pause() noexcept {
        if (paused || !started) return;
        pauseBegin = chrono::high_resolution_clock::now();
        paused = true;
    }
    void resume() noexcept {
        if (!paused || !started) return;
        auto pauseDuration = chrono::high_resolution_clock::now() - pauseBegin;
        startTime += pauseDuration;
        endTime += pauseDuration;
        paused = false;
    }
    double remainingSeconds() const noexcept {
        auto ret = double{ 0.0 };
        if (!started) ret = chrono::duration_cast<chrono::duration<double>>(duration).count();
        else if (paused) ret = chrono::duration_cast<chrono::duration<double>>(duration - (pauseBegin - startTime)).count();
        else ret = chrono::duration_cast<chrono::duration<double>>(duration - (chrono::high_resolution_clock::now() - startTime)).count();
        return (ret < 0.0) ? 0.0 : ret;
    }
    duration_t remainingTime() const noexcept {
        auto ret = duration_t{ 0ms };
        if (!started) ret = chrono::duration_cast<duration_t>(duration);
        else if (paused) ret = chrono::duration_cast<duration_t>(duration - (pauseBegin - startTime));
        else ret = chrono::duration_cast<duration_t>(duration - (chrono::high_resolution_clock::now() - startTime));
        return (ret < 0ms) ? 0ms : ret;
    }
    bool isPaused() const noexcept { return paused; }
    bool hasFinished() const noexcept { return remainingTime() == 0s; }
    void reset() noexcept {
        started = false;
        paused = true;
    }
private:
    chrono::high_resolution_clock::time_point startTime;
    chrono::high_resolution_clock::time_point endTime;
    chrono::high_resolution_clock::time_point pauseBegin;
    duration_t duration;
    bool paused;
    bool started;
};
int main() {
    countdownTimer timer(10s);
    timer.start();
    while (!timer.hasFinished()) {
        cout << timer.remainingSeconds() << endl;
        this_thread::sleep_for(1s);
    }
}

这是一个简单的倒计时类,我为我的一个项目写的。main()中的客户端代码非常不言自明,它应该输出从10到0的倒计时,然后退出程序。在没有优化或-O/-O1的情况下,它确实做到了:

10
8.99495
7.98992
6.9849
5.97981
4.9748
3.96973
2.9687
1.9677
0.966752
Program ended with exit code: 0

但是,如果我将优化提高到>=-O2,程序就会一直输出10,并且永远运行。倒计时根本不起作用,它卡在了起始值。

我在OS X上使用最新的Xcode。clang --versionApple LLVM version 7.3.0 (clang-703.0.31)

奇怪的是,我的代码不包含任何奇怪的自写循环、未定义的行为或类似的东西,它几乎只是标准的库调用,所以优化破坏了它,这很奇怪

有什么想法吗?

附言:我还没有在其他编译器上尝试过,但我即将尝试。我会用这些结果更新这个问题。

bool started未初始化。如果您将其初始化为false,它将与-O2:一起工作

实例

您可以使用Undefined behavior cleanufacturer:找到类似这样的错误

$ g++ -std=c++14 -O2 -g -fsanitize=undefined -fno-omit-frame-pointer main.cpp && ./a.out
main.cpp:18:9: runtime error: load of value 106, which is not a valid value for type 'bool'

错误在您的构造函数中:

 countdownTimer(duration_t duration)
 : duration{ duration }, paused{ true } {}

您忘记初始化started。当您调用start()时,这会触发未定义的行为。

没有一个我可以方便访问的clang版本会诊断这个错误,但GCC版本5和6(在Linux上-我的Mac上不再有GCC(会:

$ g++ -O2 -Wall -Wextra -std=c++14 test.cc
test.cc: In function ‘int main()’:
test.cc:18:13: warning: ‘*((void*)& timer +33)’ is used uninitialized in this function [-Wuninitialized]
         if (started) return;
             ^~~~~~~
test.cc:74:20: note: ‘*((void*)& timer +33)’ was declared here
     countdownTimer timer(10s);
                    ^~~~~

(我的Xcode副本似乎有点过时了,有Apple LLVM version 7.0.2 (clang-700.1.81);它不会改变程序在-O2的行为。如果你打开警告,你的clang可能会诊断出这个错误。(

(我已经向GCC提交了一份关于诊断中IR官样文章的错误报告。(