有人可以向我解释这是未定义的行为吗？

Question

我有一个用 -O2 编译的简单程序。

编译器版本：g++ (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0

#include <cstdlib>

constexpr size_t NUM_ELEMENTS = 10000;

void init(float *a) {
    a[0] = 42;

    size_t i;
    for (i = 1; i < NUM_ELEMENTS - 2; i += 3) {
        a[i] = a[i+1] = a[i+2] = 42;
    }

    while (i < NUM_ELEMENTS) {
        a[i] = 42;
        i++;
    }
}

int main() {
    float a[NUM_ELEMENTS];
    init(a);
    return 0;
}

而 g++ 给了我这个（我无法解释的）警告

foo.cpp: In function ‘void init(float*)’:
foo.cpp:14:12: warning: iteration 4611686018427387903 invokes undefined behavior [-Waggressive-loop-optimizations]
   14 |         a[i] = 42;
      |            ^
foo.cpp:13:14: note: within this loop
   13 |     while (i < NUM_ELEMENTS) {
      |            ~~^~~~~~~~~~~~~~

如果我用等效的 for (; i < NUM_ELEMENTS; i++) 更改 while，警告就会消失。如果我将数组更改为全局并且我只是随机访问它而不将它作为参数传递，警告就会消失。

我读过我理解的类似 SO 问题，但这让我感到困惑。如果我不得不猜测，我会说 g++ 知道 while 循环永远不会运行（因为 i == 10000 在第一个循环结束时）并且它会进行某种导致此警告的激进转换？救命！

Answer 1

这似乎与 gcc 中的 a known bug 重复，与 -Waggressive-loop-optimizations 有关。但是鉴于您的示例比我在duplicates 中看到的那个错误的示例要简单得多，我建议您将该示例报告给已确认的错误报告（参见链接）。

有趣的是，这个问题似乎只存在于-O2，而不存在于现有报告中的-O1 和-O3。