使用 -O3 编译时的不同评估

Question

以下代码在使用g++ -O3 .. 和不使用-O3 编译时具有不同的行为。

我知道updateError 没有返回任何内容，这可能导致未定义的行为。我不明白的是，如果使用 -O3 编译，error 在循环内设置为零，if(error > eps) 被评估为 false，而在 while() 语句中仍被评估为 true。 .

我还尝试将其更改为 do{}while() 循环，在这种情况下它也适用于 -O3...

#include <stdio.h>


using namespace std;


double updateError(){
    printf("updating Error\n");
}

int main(int argc, char *argv[]){

    double eps = 1.e-10;
    double error = 2*eps;
    int iter = 0;

    while(error > eps){
        error = updateError();
        iter++;
        printf("Error on iteration %i: %.20e\n", iter, error);
        if(error > eps) printf("error bigger\n\n");
        else printf("error smaller\n\n");
        if(iter == 5){
            printf("not converged in 5 iterations!!\n");
            break;
        }
    }
    return 0;
}

使用 -O3 的控制台输出：

updating Error
Error on iteration 1: 0.00000000000000000000e+00
error smaller

updating Error
Error on iteration 2: 0.00000000000000000000e+00
error smaller

updating Error
Error on iteration 3: 0.00000000000000000000e+00
error smaller

updating Error
Error on iteration 4: 0.00000000000000000000e+00
error smaller

updating Error
Error on iteration 5: 0.00000000000000000000e+00
error smaller

not converged in 5 iterations!!

没有 -O3 的控制台输出：

updating Error
Error on iteration 1: 6.92743341769227318242e-310
error smaller

Answer 1

我知道 updateError 没有返回任何内容，这可能导致未定义的行为。

没有“可以”。您的代码具有未定义的行为。期间。

在调试构建时，编译器会做一些额外的事情来增强调试器的使用。这可能是初始化变量时实际上不必这样做的事情。这种开销不会在优化的构建中完成。无论如何，如果你想了解为什么你会得到你得到的结果，你应该看看这个程序集。请注意，UB 就是 UB，因此您无法保证在第二天使用相同的编译器获得相同的结果。

我不明白的是，如果使用 -O3 编译，则该错误在循环内设置为零，并且 if(error > eps) 被评估为 false，而在 while() 中仍被评估为 true陈述。 .

请注意，您编写的代码不会逐行转换为 CPU 的指令。编译器相当聪明，可以在 as-if 规则下应用各种转换。只要可观察到的行为相同，编译器就可以将您的代码转换为与简单的逐行翻译完全不同的东西。但是，如果您的代码有 UB，那么它不是有效的 c++ 代码，并且为一个相同的变量获得不同的输出也就不足为奇了。