gcc 的优化器在这里做了什么奇怪的事情吗？

Question

我有一个程序在使用任何类型的优化（-O1、-O2、-O3）时触发-Wmaybe-uninitialized，以下是我可以制作的重现此行为的最小代码。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <inttypes.h>

struct result {
    int res;
};

struct graph {
    int vertices[5];
};

// In reality this is a backtracking search.
void computational_search (struct graph *g, struct result *out) {
    out->res = 0;
    int i;
    for (i=0; i<5; i++) {
        out->res += g->vertices[i];
    }
}

// In reality queries a database of geometrical graphs.
void next_graph (struct graph *g)
{
    int i;
    for (i=0; i<5; i++) {
        g->vertices[i] += rand();
    }
}

enum format_t {
    FMT = 1,
    FMT_1 = 2
};

int main()
{
    int val = rand()%10;
    int num_graphs = 5;

    struct graph g;
    struct result res;

    uint64_t *count;
    if (val & FMT) {
        count = malloc(sizeof(uint64_t)*num_graphs);
    }

    int i;
    for (i=0; i<num_graphs; i++) {
        next_graph (&g);
        computational_search (&g, &res);
        if (val & FMT) {
            count[i] = res.res; /* ERROR HERE */
        }
    }
    return 0;
}

我知道有一个执行路径，其中count 未初始化，但它没有在那里使用。优化器可以做一些可能使用count uninitialized 的事情吗？

使用gcc -Wall -O1 test.c 编译在 gcc 5.4.0 上输出：

test.c: In function ‘main’:
test.c:43:15: warning: ‘count’ may be used uninitialized in this function [-Wmaybe-uninitialized]
     uint64_t *count;
               ^

-O2 和 -O3 也是如此，但-O0 则不然。

Answer 1

编译器看起来是正确的。没有注意到您对两个用例都有相同的 if 语句，因此后者与前者分开处理，它被视为声明一个后面没有内存的指针，然后使用它，就好像它后面有内存一样。

uint64_t *count;
...
        if (val & FMT) {
            count[i] = res.res; /* ERROR HERE */
        }

gcc 并不像你认为的那样聪明。

编辑

多年来gcc没有抱怨过这个

unsigned int fun ( unsigned int x )
{
    switch(x&3)
    {
        case 0: return(x);
        case 1: return(x<<1);
        case 2: return(x>>1);
        case 3: return(x+1);
    }
    return(3);
}

但过去常常抱怨，如果您在切换后没有退货。坚持要您输入无法访问的死代码，然后在您这样做时抱怨。没有获胜的情况。

刚刚尝试使用针对 x86 的 5.4.0，但无论哪种方式都没有抱怨。尝试使用 7.2.0 对抗手臂，它不会抱怨任何一种方式。

很高兴看到他们至少删除了一个问题，但希望同时看到这两个问题。

我发现了其他一些优化错误，并希望在未来找到更多。欢迎您尝试将您的问题提交为错误，看看他们怎么说。

Answer 2

让我直截了当地说：-Wmaybe-uninitialized 糟透了。 GCC 实际尝试做的是首先执行大量优化转换，然后检查变量的每次使用是否都在初始化之前进行（希望优化器足够聪明，可以消除所有不可能的路径）。 IIRC 它还有一些简单的启发式方法。使用这种方法，您应该会遇到误报。

例如在-O3 处，编译器应取消切换main 中的循环并将其转换为如下内容：

if (val & FMT) {
    for (i=0; i<num_graphs; i++) {
        next_graph (&g);
        computational_search (&g, &res);
        count[i] = res.res;
    }
} else {
    for (i=0; i<num_graphs; i++) {
        next_graph (&g);
        computational_search (&g, &res);
    }
}

那么它应该注意到我们已经有一个val & FMT检查并合并相应的分支：

if (val & FMT) {
    count = malloc(sizeof(uint64_t)*num_graphs);
    for (i=0; i<num_graphs; i++) {
        next_graph (&g);
        computational_search (&g, &res);
        count[i] = res.res;
    }
} else {
    for (i=0; i<num_graphs; i++) {
        next_graph (&g);
        computational_search (&g, &res);
    }
}

涉及未初始化使用的路径已消失。现在，回到现实：（出于某种原因）不会发生不切换。如果您添加-fno-inline（注意：这只是一个测试，我不建议将其作为解决方案），它确实会发生，并且一切都像我之前描述的那样工作（没有警告）。恕我直言，此警告非常脆弱且不可预测。

优化器是否可以做一些可能使用计数的事情 未初始化？

不，除非它有错误。