为什么 Xcode/LLVM 在为 ARM64 编译时优化此方法返回的变量

Question

这是一个已知错误，已在错误 ID #16040090

下提交给 bugreporter.apple.com

注意：此问题只能在 64 位 (A7) iOS 设备上重现。如果在模拟器或 32 位设备上运行，它可以正常工作。

请注意：此错误似乎已在 LLVM 5.1 中修复，这是 Xcode 5.1 的默认编译器（目前处于测试阶段）。

我有一个方法-pointValue（见下文），它在优化级别设置为-O0 的情况下运行良好，但使用-Os（Release 构建的默认值）编译器会优化设置的行变量point。 point 用作返回值，因此任何其他调用它的方法都会获得随机值。

可以通过将points 变量声明为volatile 来解决此问题。但是，为什么编译器认为它可以删除行设置points？和我写方法有关系吗？

- (CGPoint)pointValue
{
    ULongLong encodedPoint = [self unsignedLongLongValue];
    ULongLong *values = [self splitEncodedInteger:encodedPoint withShift:SHIFT];
    
    //volatile is required to prevent optimising out
    volatile CGPoint point = CGPointMake(values[0], values[1]);
    
    free(values); //clean up
    
    return point;
}

注意： -splitEncodedInteger:withShift: 使用 malloc() 创建一个 2 元素数组，该数组被重新调整，然后此内存由被调用者 free'd。

根据要求，-splitEncodedInteger:withShift:的代码

- (ULongLong *)splitEncodedInteger:(ULongLong)encocedInteger withShift:(int)shiftValue
{
    ULongLong *splitFloats = malloc(sizeof(ULongLong) * 2);
    
    splitFloats[0] = (encocedInteger >> shiftValue);
    splitFloats[1] = encocedInteger - ((encocedInteger >> shiftValue) << shiftValue);
    
    return splitFloats;
}

编码类别的完整source code可以是found on GitHub。

示例项目

应几位评论者的要求，我创建了一个simple test project。 但是，即使在将所有构建设置设置为与原始项目匹配之后，我自己无法重现该问题。该错误仅显示在设备上。

我唯一能看到不同的是，当项目在完全优化的情况下运行时，LLDB 可以读取一些变量，并尝试将它们打印到控制台我得到这个：

(CGSize) size = <no location, value may have been optimized out>

这正是我在失败项目中得到的结果，但在这种情况下，传递这些“优化”变量之一只会给出随机数据（导致创建大量视图 [或创建失败]）。

以下是分别使用 -O0 和 -Ofast 运行的示例应用的屏幕截图。

使用 -O0 运行的示例应用（无优化），您可以查看有关变量的信息

使用 -Ofast 运行的示例应用（完全优化），您无法查看有关变量的信息

在设备上运行

这是在 优化关闭的情况下运行 ton 设备时的输出：

2014-02-10 11:36:00.771 optimisation-bug[461:60b] *** Compiling with no optmisations, the code should work as expected ***
2014-02-10 11:36:00.773 optimisation-bug[461:60b] encodedRect: 50332672
2014-02-10 11:36:00.774 optimisation-bug[461:60b] encodedSize: 45089712
2014-02-10 11:36:00.775 optimisation-bug[461:60b] encodePoint: 2621480
2014-02-10 11:36:05.629 optimisation-bug[461:60b] rect: {{0, 0}, {768, 1024}}
2014-02-10 11:36:06.099 optimisation-bug[461:60b] size: {688, 944}
2014-02-10 11:36:06.101 optimisation-bug[461:60b] point: 40.000000, 40.000000
2014-02-10 11:36:06.103 optimisation-bug[461:60b] DONE

这是在具有全面优化的设备上运行时的输出：

2014-02-10 11:44:53.975 optimisation-bug[471:60b] >>> Compiling with -Os optmisations, the code should *NOT* work as expected <<<
2014-02-10 11:44:53.977 optimisation-bug[471:60b] encodedRect: 50332672
2014-02-10 11:44:53.977 optimisation-bug[471:60b] encodedSize: 45089712
2014-02-10 11:44:53.978 optimisation-bug[471:60b] encodePoint: 2621480
2014-02-10 11:44:58.176 optimisation-bug[471:60b] rect: {{1.3464973428307575e+19, 6174053600}, {1.3464973428307575e+19, 1.2554206452792682e+58}}
2014-02-10 11:44:58.178 optimisation-bug[471:60b] size: {1.3464973428307575e+19, 6174053568}
2014-02-10 11:44:58.180 optimisation-bug[471:60b] point: 13464973428307574784.000000, 6174053568.000000
2014-02-10 11:44:58.182 optimisation-bug[471:60b] DONE

Answer 1

这个问题似乎是 arm64 编译器中的一个错误； armv7(s) 和 x86 (Simulator) 运行代码没有问题。

- (CGPoint)pointValue
{
    ULongLong encodedPoint = [self unsignedLongLongValue];
    ULongLong *values = [self splitEncodedInteger:encodedPoint withShift:SHIFT];

    //volatile is required to prevent optimising out
    /*volatile*/ CGPoint point = CGPointMake(values[0], values[1]);

    free(values); //clean up

    return point;
}

似乎正在发生的事情是free(values) 行在优化阶段被重新排序并在CGPointMake(...) 之前运行，导致pointer 返回垃圾值。

感谢Mike Ash、CRD 和Rob Napier。