Question

这是我的头脑！我在函数调用期间对堆栈进行了一些实验，我遇到了这个小异常现象。编译器是GCC 4.9.2，以及-O1，-O2或-O3优化标志。禁用优化时（-O0）不存在该问题。无论是在C ++ 98，C ++ 11还是C ++ 14下进行编译，结果都是一样的。

在下面的示例中，我假设CDECL调用约定用于调用result（），因此args应该从右向左推送到堆栈。

#include <iostream>

void result(int a, int b) {
    int* pA = &a;
    int* pB = &b;

    // pA should be equal to pB + sizeof(int) bytes, why does this report "false" 
    // when optimizations are on?
    std::cout << (pA == pB + 1 ? "true" : "false") << '\n';

    // this appears to be true if we dump the pointer addresses.
    std::cout << pA << ", " << pB + 1 << '\n';

    // and still holds water when getting values through indirection.
    std::cout << "a: " << *(pB + 1) << " b: " << *pB << '\n';
}

int main(int argc, char** argv)
{
    result(10, 20);
    return 0;
}

启用了优化的示例输出：

false // why?
0x704eca3c088c, 0x704eca3c088c // clearly they're equal
a: 10 b: 20 // and point to the correct arguments on the stack

禁用优化的示例输出：

true
0x7e5bd5f34fdc, 0x7e5bd5f34fdc
a: 10 b: 20

编译器优化会导致堆栈指针比较失败，当它们的相等性可以直观地比较并发现是真的，优化还是没有？

编辑：我认为这个问题与建议的重复（Is it unspecified behavior to compare pointers to different arrays for equality?）不同，因为堆栈传统上是作为连续数组实现的（显然有例外 - 例如），建议的副本给出了两个例子不同的数组。

Answer 1

这个结果与堆栈的布局无关，而且与无关指针之间的比较结果未指定的事实有关。

让我们看一下GCC为result函数的第一个位置生成的程序集：

.LC0:
  .string "false"
.LC1:
  .string ", "
.LC2:
  .string "a: "
.LC3:
  .string " b: "
result(int, int):
  push rbx
  mov edx, 5
  sub rsp, 32
  mov DWORD PTR [rsp+12], edi
  mov DWORD PTR [rsp+8], esi
  mov edi, OFFSET FLAT:std::cout
  mov esi, OFFSET FLAT:.LC0
  call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::__ostream_insert<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*, long)

如你所见，根本没有分支。指向字符串"false"的指针被加载到esi中，并无条件地用作std::__ostream_insert的参数。由于指针比较的行为没有由语言指定，编译器只是假设true情况永远不会发生并完全删除它。

Answer 2

来自C ++ 17（N4659）[expr.eq] / 2（等式运算符）：

比较指针的定义如下：


如果一个指针表示一个完整对象的地址，另一个指针表示一个超过另一个完整对象的最后一个元素的地址，则未指定比较结果。

[...]

这意味着&a和&b+1的比较未指定。（它没有未定义，正如其他答案和评论中所声称的那样;事实上，指针的相等比较从来没有在C ++中未定义的行为。）

因此，作为比较结果，您的代码可能会观察到true或false;并且优化器可以随心所欲地插入结果，而不是在运行时实际进行任何比较。

历史记录：此更改来自CWG Defect 1652，针对C ++ 11提交并授予了缺陷状态，这意味着它会追溯应用。最初的C ++ 11文本说指针应该比较相等＆＃34;如果它们代表相同的地址＆＃34; ，但这一点都发生了变化，因为它阻碍了优化，并且因为constexpr中允许进行相等比较，这显然无法进行运行时地址检查。

我相信g ++总是执行这种优化，无视明显的C ++ 11要求而不执行它。

启用优化时堆栈指针比较异常

2 个答案: