GCC中不同优化级别的不同输出

Question

我正在重写上学期为大学开发的光线追踪器，但遇到了以下问题： 当我在 Debug 中编译并运行我的代码时，输​​出符合预期

但是当我启用更高的优化级别时，例如"-O2" 结果完全不同：

而且我不确定为什么会发生这种情况。我追踪到了球体相交代码

//#pragma GCC push_options
//#pragma GCC optimize("O0")

Intersection Sphere::intersect(const Ray& ray, const float previous) const
{
    const auto oc = ray.origin - center_;
    const auto lhv = -dot(ray.direction, oc);
    const auto discriminant = lhv * lhv - (oc.lensqr() - radius_ * radius_);

    if (discriminant < 0.0F)
    {
        return Intersection::failure();
    }
    float distance;
    const auto rhv = std::sqrt(discriminant);
    const auto r = std::minmax(lhv + rhv, lhv - rhv);
    if (r.first <= 0.0F)
    {
        if (r.second <= 0.0F)
        {
            return Intersection::failure();
        }
        distance = r.second;
    }
    else
    {
        distance = r.first;
    }

    const auto hit = ray.getPoint(distance);
    const auto normal = (hit - center_).normalize();

    if (0.0F <= distance && distance < previous - epsilon)
    {
        return {distance, ray, this, normal, hit};
    }
    return Intersection::failure();
}

//#pragma GCC pop_options

如果我在发布模式下取消注释，我会再次得到预期的结果。也许我的代码中有一些未定义的行为会导致这种情况？

您也可以在这里查看，因为一个最小的可重现示例并不容易。 https://github.com/Yamahari/RayTracer/blob/master/rt/solid/Sphere.cpp

(你也可以clone repo并用cmake构建项目，你只需要SFML作为依赖。

将 -DSFML_INCLUDE_DIR="include_dir" 和 -DSFML_LIB_DIR="lib_dir" 与使用所需编译器编译的 sfml 库一起使用）

Answer 1

std::minmax 返回一对对其参数的引用。如果使用纯右值作为参数调用它，则这对中的引用将在完整表达式结束后悬空，这意味着访问r.first in

if (r.first <= 0.0F)

这里会有未定义的行为。

所以将lhv + rhv 和lhv - rhv 存储在变量中并在它们上调用std::minmax 或使用

std::minmax({lhv + rhv, lhv - rhv})

选择std::initializer_list重载，它返回一对实际值。

---

正如 @Jarod42 在 cmets 中所指出的，您实际上并不需要 std::minmax。 rhv 是 std::sqrt 调用的结果，因此它始终为非负数，使 lhv + rhv 始终为更大（或相等）的值。