Question

这是来自this tweet的代码的变体，只是较短的代码而不会对新手造成任何损害。我们有这个代码：

typedef int (*Function)();

static Function DoSmth;

static int Return7()
{
    return 7;
}

void NeverCalled()
{
   DoSmth = Return7;  
}

int main()
{
    return DoSmth();
}

你看到代码中从未调用NeverCalled()，不是吗？以下是使用

选择clang 3.8时Compiler Explorer显示的内容

-Os -std=c++11 -Wall

发出的代码是：

NeverCalled():
    retq
main:
    movl    $7, %eax
    retq

好像在NeverCalled()之前实际调用DoSmth()并将DoSmth函数指针设置为Return7()函数。

如果从NeverCalled()内部删除了函数指针赋值，如下所示：

void NeverCalled() {}

然后发出的代码就是：

NeverCalled():
    retq
main:
    ud2

后者是非常期待的。编译器知道函数指针肯定是null并且使用null函数指针调用函数是未定义的行为。

以前的代码并不是真正的预期。不知怎的，编译器决定调用Return7()，虽然它不是直接调用任何地方，函数指针赋值是在未调用的函数内部。

是的，我知道面向具有未定义行为的代码的编译器允许通过C ++ Standard执行此操作。它是如何做到的？

clang是如何发出这个特定的机器代码的？

Answer 1

NeverCalled用词不当。可能会调用任何全局函数（例如，通过不同转换单元中的全局对象的构造函数）。

顺便说一句，这是这个TU可能被合并到一个没有UB的程序中的唯一方法。在这种情况下，main返回7.

使NeverCalled为静态，main将编译为空代码。

Answer 2

clang执行此操作的路径可能与“

”类似

DoSmth是static，因此初始化为零。因为它是一个指针（对函数）具有初始化为NULL指针（或nullptr）
main()确实return DoSmth()因此DoSmth不能NULL的原因，因为这会导致return DoSmth()展示未定义的行为;
然后它会解释编译单元中的其他代码，并发现DoSmth = Return7中有作业NeverCalled();
由于这是编译单元中唯一将DoSmth设置为非NULL的语句，并且它认为DoSmth不是NULL，因此clang假定NeverCalled()必须是不知何故;
由于上述推理，clang得出结论：DoSmth必须等于Return7的地址;
由于现在推理DoSmth == Return7，clang会将return DoSmth()转换为return Return7();
Return7()在同一个编译单元中，所以clang内联它。

clang在内部如何做到这一点的具体细节是任何人的猜测。但是，代码优化的各个步骤可能会导致类似上述的推理链。

关键是您的代码 - 就其本身而言 - 具有未定义的行为。未定义行为的一个可爱特征是允许编译器（与要求不同）来推断您的代码实际上具有明确定义的行为。反过来，这允许编译器推断某些确保行为定义良好的代码已被神奇地执行。

clang如何设法将未定义行为的代码编译到此机器代码中？

2 个答案: