gcc 中的 -O2 和 -fPIC 选项

Question

为了性能优化，我想利用字符串的引用而不是它的值。根据编译选项，我得到不同的结果。这种行为对我来说有点不清楚，我不知道导致这种差异的实际 gcc 标志。

我的代码是

#include <string>
#include <iostream>

const std::string* test2(const std::string& in) {
   // Here I want to make use of the pointer &in
   // ...
   // it's returned only for demonstration purposes...
   return &in;
}

int main() {
   const std::string* t1 = test2("text");
   const std::string* t2 = test2("text");
   // only for demonstration, the cout is printed....
   std::cout<<"References are: "<<(t1==t2?"equivalent. ":"different. ")<<t1<<"\t"<<t2<<std::endl;
   return 0;
}

共有三种编译选项：

gcc main.cc -o main -lstdc++ -O0 -fPIC && ./main 

gcc main.cc -o main -lstdc++ -O2 -fno-PIC && ./main 

gcc main.cc -o main -lstdc++ -O2 -fPIC && ./main 

前两个产生等效的结果（References are: different.），因此指针不同，但第三个产生等效的指针（References are: equivalent.）。 为什么会发生这种情况，我必须将哪个选项添加到选项-O2 -fPIC 以使指针再次变得不同？ 由于此代码嵌入到更大的框架中，因此我无法删除选项-O2 或-fPIC。

由于我使用选项 -O2 和 -fPIC 获得了所需的结果，但是如果两个标志一起使用会出现不同的行为，我不清楚这些标志的确切行为。

我尝试使用 gcc4.8 和 gcc8.3。

Answer 1

t1 和 t2 都是悬空指针，它们指向一个已被销毁的临时 std::string。临时的std::string 是在每次调用test2("text") 期间从字符串文字构造的，并且一直存在到完整表达式（;）结束。

它们的确切值取决于编译器如何（重新）使用特定优化级别的堆栈空间。

我必须将哪个选项添加到选项-O2 -fPIC 以使指针再次变得不同？

代码显示undefined behavior，因为它是illegal to compare invalid pointer values。不要这样做。

如果我们忽略比较部分，那么我们最终会得到这个版本：

#include <string>
#include <iostream>

void test2(const std::string& in) {
   std::cout << "Address of in: " << (void*)&in << std::endl;
}

int main() {
   test2("text");
   test2("text");
}

现在这段代码没有 UB，它会打印相同的地址或不同的地址，这取决于编译器如何在函数调用之间重用堆栈空间。没有办法控制这一点，但这没问题，因为一开始就跟踪临时人员的地址是个坏主意。

您可以尝试使用const char* 作为输入参数，然后在调用test2("text") 中不会创建临时参数。但在这里，"text" 的两个实例是否指向同一个位置是implementation-defined。虽然 GCC 确实合并了相同的字符串文字，但至少在 GCC 中你应该观察你所追求的行为。