编译器未检测到明显未初始化的变量

Question

我尝试过的所有 C 编译器都不会在下面的代码 sn-p 中检测到未初始化的变量。然而，这里的情况很明显。

不用担心这个 sn-p 的功能。这不是真正的代码，为了调查这个问题，我把它删掉了。

BOOL NearEqual (int tauxprecis, int max, int value)
{
  int tauxtrouve;      // Not initialized at this point
  int totaldiff;       // Not initialized at this point

  for (int i = 0; i < max; i++)
  {
    if (2 < totaldiff)  // At this point totaldiff is not initialized
    {
      totaldiff = 2;
      tauxtrouve = value;  // Commenting this line out will produce warning
    }
  }

  return tauxtrouve == tauxprecis ;  // At this point tauxtrouve is potentially
                                     // not initialized.
}

另一方面，如果我注释掉 tauxtrouve = value ;，我会收到 "local variable 'tauxtrouve' used without having been initialized" 警告。

我尝试了这些编译器：

• GCC 4.9.2 with -Wall -WExtra
• 启用所有警告的 Microsoft Visual C++ 2013

Answer 1

这个变量没有被初始化的明显性被夸大了。路径分析需要时间，而您的编译器供应商要么不想实现该功能，要么认为这会花费您太多时间——或者您只是没有明确选择加入。

例如，clang:

$ clang -Wall -Wextra -c obvious.c 
$ clang -Wall -Wextra --analyze -c obvious.c 
obvious.c:9:11: warning: The right operand of '<' is a garbage value
    if (2 < totaldiff)  // at this point totaldiff is not initialized
          ^ ~~~~~~~~~
obvious.c:16:21: warning: The left operand of '==' is a garbage value
  return tauxtrouve == tauxprecis ;  // at this point tauxtrouve is potentially
         ~~~~~~~~~~ ^
2 warnings generated.

这些简单示例的执行时间差异可以忽略不计。但是想象一个翻译单元有数千行、数十个函数，每个函数都有循环和重度嵌套。路径的数量迅速增加，并成为分析第一次迭代循环是否会在比较之前发生分配的巨大负担。

---

编辑：@Matthieu 指出，使用 LLVM/clang，由于 IR 使用 SSA 表示法，查找未初始化值的使用所需的路径分析不会随着嵌套增加而复合。

它不像我希望的那样简单，如“-S -emit-llvm”，但我找到了他描述的 SSA 符号输出。老实说，我对 LLVM IR 还不够熟悉，但我相信 Matthieu 的话。

底线：将clang 与--analyze 一起使用，或说服某人修复gcc 错误。

; Function Attrs: nounwind uwtable
define i32 @NearEqual(i32 %tauxprecis, i32 %max, i32 %value) #0 {
  br label %1

; <label>:1                                       ; preds = %7, %0
  %tauxtrouve.0 = phi i32 [ undef, %0 ], [ %tauxtrouve.1, %7 ]
  %i.0 = phi i32 [ 0, %0 ], [ %8, %7 ]
  %2 = icmp slt i32 %i.0, %max
  br i1 %2, label %3, label %9

; <label>:3                                       ; preds = %1
  %4 = icmp slt i32 2, 2
  br i1 %4, label %5, label %6

; <label>:5                                       ; preds = %3
  br label %6

; <label>:6                                       ; preds = %5, %3
  %tauxtrouve.1 = phi i32 [ %value, %5 ], [ %tauxtrouve.0, %3 ]
  br label %7

; <label>:7                                       ; preds = %6
  %8 = add nsw i32 %i.0, 1
  br label %1

; <label>:9                                       ; preds = %1
  %10 = icmp eq i32 %tauxtrouve.0, %tauxprecis
  %11 = zext i1 %10 to i32
  ret i32 %11
}

Answer 2

是的，它应该对那个未初始化的变量发出警告，但它是a GCC bug。那里给出的例子是：

unsigned bmp_iter_set ();
int something (void);

void bitmap_print_value_set (void)
{
    unsigned first;

    for (; bmp_iter_set (); )
    {
        if (!first)
            something ();
        first = 0;
    }
}

并被诊断为-O2 -W -Wall。

不幸的是，今年是这个 bug 出现 10 周年！

Answer 3

此答案仅针对 GCC。

经过进一步调查和 cmets，比我之前的回答更多。这段代码 sn-p 有两个未初始化的变量，每个变量都因不同的原因未被检测到。

首先，-Wuninitialized 选项的 GCC documentation 表示：

因为这些警告取决于优化，所以有警告的确切变量或元素取决于精确的优化选项和使用的 GCC 版本。

GCC 手册的早期版本对此进行了更明确的表述。这是manual for GCC 3.3.6的摘录：

这些警告仅在优化编译时可能出现，因为它们需要仅在优化时计算的数据流信息。如果不指定 -O，则根本不会收到这些警告。

似乎当前版本可能会在没有-O 的情况下给出一些没有未初始化变量的警告，但使用它仍然可以获得更好的结果。

如果我使用gcc -std=c99 -Wall -O 编译您的示例，我会得到：

foo.c: In function ‘NearEqual’:
foo.c:15:21: warning: ‘tauxtrouve’ is used uninitialized in this function [-Wuninitialized]
   return tauxtrouve == tauxprecis ;  // at this point tauxtrouve is potentially
                     ^

（注意这是GCC 4.8.2，因为我没有安装4.9.x，但原理应该是一样的。）

这样就可以检测到tauxtrouve 未初始化的事实。

但是，如果我们通过为tauxtrouve（但不是为totaldiff）添加初始化程序来部分修复代码，那么gcc -std=c99 -Wall -O 会在没有任何警告的情况下接受它。这似乎是haccks's answer 中引用的“错误”的一个实例。

关于这是否真的应该被视为错误存在一些问题：GCC 不承诺捕获未初始化变量的所有可能实例。确实，它不能完全准确地做到这一点，因为那是halting problem。所以像这样的警告在它们起作用时会很有帮助，但是没有警告并不能证明你的代码没有未初始化的变量！它们确实不能替代仔细检查您自己的代码。

在bug report linked by haccks 中，有很多关于该错误是否可以修复，或者尝试检测此特定构造是否会导致其他正确代码的误报率不可接受的讨论。

Answer 4

Michael，我不知道您在哪个版本的 Visual Studio 2013 上尝试过这个，但它肯定已经过时了。 Visual Studio 2013 Update 4 在首次使用 totaldiff 时正确生成以下错误消息：

error C4700: uninitialized local variable 'totaldiff' used

您应该考虑更新您的工作环境。

顺便说一下，这是我在编辑器中直接看到的：