带 -O2 和不带 -O2 的移位运算符的不同行为答案

【问题标题】：Different behavior of shift operator with -O2 and without带 -O2 和不带 -O2 的移位运算符的不同行为
【发布时间】：2011-03-04 15:29:06
【问题描述】：

如果没有 -O2，此代码将打印 84 84，如果带有 O2 标志，则输出为 84 42。该代码是在 64 位 Linux 平台上使用 gcc 4.4.3. 编译的。为什么以下代码的输出不同？

请注意，使用 -Os 编译时，输出为 0 42

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    long long n = 42;
    int *p = (int *)&n;
    *p <<= 1;
    cout << *p << " " << n << endl;
    return 0;
}

【问题讨论】：

g++ 4.5.2 在 x86_64 linux 上使用 -O0、-O1、-O2、-O3 和 -Os 打印 84 84
g++ 4.5.0 在 64 位 Windows 上以任何优化级别打印 84 84。
我相信int *p = (int *)&n;这行的结果取决于机器的字节序！
你为什么使用int* 到long long？
我能够重现 g++ 4.4.4 的问题。看起来 4.4 分支有一个在 4.5 中修复的错误/功能。

标签： c++ gcc 64-bit compiler-optimization strict-aliasing

【解决方案1】：

当您使用 gcc 进行优化时，它可以根据表达式的类型使用某些假设，以避免重复不必要的读取并允许在内存中保留变量。

您的代码具有未定义的行为，因为您将指向 long long（gcc 允许作为扩展）的指针转换为指向 int 的指针，然后将指向的对象当作 @987654324 来操作@。指向int 的指针通常不能指向long long 类型的对象，因此允许gcc 假定写入int 的操作（通过指针）不会影响具有@ 类型的对象987654328@.

因此，在 n 的初始分配时间和随后打印的时间之间缓存它是合法的。没有有效的写操作可以改变它的值。

要阅读的特定开关和文档是-fstrict-aliasing。

【讨论】：

Beat me to it :) Wikipedia 给出了一些解释：en.wikipedia.org/wiki/Pointer_aliasing where one can read 在 C++ 中，如果指针参数指向根本不同的类型（“严格别名”规则）。这允许进行比 C 中更多的优化。 请注意，char* 有一个特殊规则，允许为任何指针起别名。
@Matthieu：Wikipedia 上关于“比 C 进行更多优化”的内容是什么？ C 也有严格的别名规则（自 C99 起），但老实说，我从来没有真正与 C++ 并排比较以检查它们是否相同。如果我正在做一些边缘性的事情，我要么（a）不做，要么（b）成为我正在做的语言规则的临时专家，然后很快又忘记了确切的细节。跨度>
@Steve：实际上，如果你看到这篇文章，他们已经区分了 C 和 C99 (restrict)。由于我不是 C 专家（C++ 对我的大脑来说已经够难了），不过我很难回答你的问题！
@Matthieu：啊，对，所以维基百科的文章只是比维基百科的时代更过时。发生;-)

【解决方案2】：

你打破了严格的别名。使用 -Wall 编译应该会给你一个dereferencing type-punned pointer 警告。参见例如http://cellperformance.beyond3d.com/articles/2006/06/understanding-strict-aliasing.html

【讨论】：

【解决方案3】：

我在 Linux/i386 上使用 GCC 4.4.4 得到了相同的结果。

程序的行为未定义，因为它违反了严格的别名规则。

【讨论】：