Question

TLDR;以下代码是否调用未定义（或未指定）的行为？

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void printme(void *c, size_t n)
{
  /* print n bytes in binary */
}

int main() {
  long double value1 = 0;
  long double value2 = 0;

  memset( (void*) &value1, 0x00, sizeof(long double));
  memset( (void*) &value2, 0x00, sizeof(long double));

  /* printf("value1: "); */
  /* printme(&value1, sizeof(long double)); */
  /* printf("value2: "); */
  /* printme(&value2, sizeof(long double)); */

  value1 = 0.0;
  value2 = 1.0;

  printf("value1: %Lf\n", value1);
  printme(&value1, sizeof(long double));
  printf("value2: %Lf\n", value2);
  printme(&value2, sizeof(long double));

  return 0;
}

在我的x86-64机器上，输出取决于传递给编译器的特定优化标志（gcc-4.8.0，-O0 vs -O1）。

使用-O0，我得到了

value1: 0.000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 
value2: 1.000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00111111 11111111
10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

使用-O1时，我得到了

value1: 0.000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 
value2: 1.000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 01000000 00111111 11111111
10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

请注意倒数第二行的额外1。此外，在memset之后取消注释打印指令使得1消失。这似乎依赖于两个事实：

long double被填充，即sizeof（long double）= 16但只使用10个字节。
对memset的调用可能会被优化掉
long double的填充位可能会在没有通知的情况下发生变化，即value1和value2上的浮点运算似乎会对填充位进行加扰。

我正在使用-std=c99 -Wall -Wextra -Wpedantic进行编译并且没有得到任何警告，所以我不确定这是否是严格别名违规的情况（但很可能是这样）。传递-fno-strict-aliasing不会改变任何事情。

上下文是在here描述的HDF5库中发现的错误。 HDF5做了一些调整以找出浮点类型的本机位表示，但如果填充位不保持为零，则会混淆。

所以：

这是未定义的行为吗？
这是严格的别名违规吗？

感谢。

编辑：这是printme的代码。我承认我刚刚从某个地方切割和粘贴而没有过多关注它。如果故障发生在这里，我会穿着裤子走到桌边。

void printme(void *c, size_t n)
{
  unsigned char *t = c;
  if (c == NULL)
    return;
  while (n > 0) {
    int q;
    --n;
    for(q = 0x80; q; q >>= 1) 
      printf("%x", !!(t[n] & q));
    printf(" ");
  }
  printf("\n");
}

Answer 1

虽然C标准允许操作破坏填充位，但我不认为这是您系统上发生的事情。相反，它们从未被初始化，并且GCC只是优化memset -O1，因为该对象随后被覆盖。这可能会被-fno-builtin-memset抑制。

Answer 2

这是未定义的行为吗？

是。填充位是不确定的（*）。访问不确定的内存might as well be undefined behavior（它在C90中是未定义的行为，而一些C99编译器将其视为未定义的行为。此外，C99基本原理说访问不确定的内存意图是未定义的行为。但C99标准本身并未说明很明显，它只是暗示陷阱表示，并且可能给人的印象是，如果一个人知道一个人没有陷阱表示，那么就可以从不确定的记忆中获得未指定的值。 long double的填充部分至少是未指定的。

（*）C99的脚注271说“为了在结构对象中对齐而用作填充的''孔'的内容是不确定的。”前面的文本引用了未指定的字节，但这只是因为字节没有陷阱表示。

这是严格的别名违规吗？

我的代码中没有看到任何严格的别名冲突。

Answer 3

我在这里看不到任何未定义的东西，甚至没有指明（两个非常不同的东西）。是的，memset()来电已经过优化。在我的机器上（i86-32），long double是12个字节，在结构和堆栈中填充到16。在你的机器上，它们显然是16个字节，因为sizeof(long double)正在返回16.两个“printme”输出都不像正确的IEEE 128位浮点格式，所以我怀疑{{1}中还有其他错误此处未显示的函数。

访问长双位表示

3 个答案: