c++ - Visual Studio 2012不同的值发行/ Debug模式

Question

在调试和 Release模式之间切换时，此代码在MSVS 2012，Windows 7中产生不同的值:

#include <iostream>
using namespace std;

int A[20000];

int main() {

    int shift = 0;
    int Period = 30;
    //Fill array
    for(int i = 0; i < 20000; i++) {
        A[i] = i * 2 + 123;
    }

    int sumTotal = 0;
    int sum = 0;

    for(int bars = Period + 10; bars < 1000; bars++) {
        sum = 0;
        for(int i = 0; i< Period; i++) {
            sum += A[bars - i];
        }
        sumTotal += sum;
    }
    cout << sumTotal << endl;
}

您可以复制或找到原因吗？我一直在对项目属性的所有设置进行测试。

调试(正确的结果):32630400

发行:32814720

/GS /GL /analyze- /W3 /Gy /Zc:wchar_t /I"C:\Program Files (x86)\Visual Leak Detector\include" /Z7 /Gm- /O2 /Fd"Release\vc110.pdb" /fp:precise /D "WIN32" /D "NDEBUG" /D "_CONSOLE" /D "_UNICODE" /D "UNICODE" /errorReport:prompt /WX- /Zc:forScope /Gd /Oy- /Oi /MD /Fa"Release\" /EHsc /nologo /Fo"Release\" /Fp"Release\Testing.pch"

Answer 1

我使用VS2012 C编译器测试了代码的“精简”版本

int main()
{
  int A[12] = { 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };

  int sum = 0;
  int i;

  for (i = 0; i < 12; ++i)
     sum += A[11 - i];

  printf("%d\n", sum);

  return 0;
}

我在x64模式下编译了它，针对速度进行了优化。该错误仍然存​​在，但是根据其他优化和代码生成设置，它会以不同的方式展现自己。一个版本的代码生成“随机”结果，而另一个版本一致地生成 8作为总和(而不是适当的 12)。

这就是持续生成 8的版本的生成代码

000000013FC81DF0  mov         rax,rsp  
000000013FC81DF3  sub         rsp,68h  
000000013FC81DF7  movd        xmm1,dword ptr [rax-18h]  
000000013FC81DFC  movd        xmm2,dword ptr [rax-10h]  
000000013FC81E01  movd        xmm5,dword ptr [rax-0Ch]  
000000013FC81E06  xorps       xmm0,xmm0  
000000013FC81E09  xorps       xmm3,xmm3  

for (i = 0; i < 12; ++i)
000000013FC81E0C  xor         ecx,ecx  
000000013FC81E0E  mov         dword ptr [rax-48h],1  
000000013FC81E15  mov         dword ptr [rax-44h],1  
000000013FC81E1C  mov         dword ptr [rax-40h],1  
000000013FC81E23  punpckldq   xmm2,xmm1  
000000013FC81E27  mov         dword ptr [rax-3Ch],1  
000000013FC81E2E  mov         dword ptr [rax-38h],1  
000000013FC81E35  mov         dword ptr [rax-34h],1  
{
     sum += A[11 - i];
000000013FC81E3C  movdqa      xmm4,xmmword ptr [__xmm@00000001000000010000000100000001 (013FC83360h)]  
000000013FC81E44  paddd       xmm4,xmm0  
000000013FC81E48  movd        xmm0,dword ptr [rax-14h]  
000000013FC81E4D  mov         dword ptr [rax-30h],1  
000000013FC81E54  mov         dword ptr [rax-2Ch],1  
000000013FC81E5B  mov         dword ptr [rax-28h],1  
000000013FC81E62  mov         dword ptr [rax-24h],1  
000000013FC81E69  punpckldq   xmm5,xmm0  
000000013FC81E6D  punpckldq   xmm5,xmm2  
000000013FC81E71  paddd       xmm5,xmm3  
000000013FC81E75  paddd       xmm5,xmm4  
000000013FC81E79  mov         dword ptr [rax-20h],1  
000000013FC81E80  mov         dword ptr [rax-1Ch],1  
000000013FC81E87  mov         r8d,ecx  
000000013FC81E8A  movdqa      xmm0,xmm5  
000000013FC81E8E  psrldq      xmm0,8  
000000013FC81E93  paddd       xmm5,xmm0  
000000013FC81E97  movdqa      xmm0,xmm5  
000000013FC81E9B  lea         rax,[rax-40h]  
000000013FC81E9F  mov         r9d,2  
000000013FC81EA5  psrldq      xmm0,4  
000000013FC81EAA  paddd       xmm5,xmm0  
000000013FC81EAE  movd        edx,xmm5  
000000013FC81EB2  nop         word ptr [rax+rax]  
{
     sum += A[11 - i];
000000013FC81EC0  add         ecx,dword ptr [rax+4]  
000000013FC81EC3  add         r8d,dword ptr [rax]  
000000013FC81EC6  lea         rax,[rax-8]  
000000013FC81ECA  dec         r9  
000000013FC81ECD  jne         main+0D0h (013FC81EC0h)  
}

printf("%d\n", sum);
000000013FC81ECF  lea         eax,[r8+rcx]  
000000013FC81ED3  lea         rcx,[__security_cookie_complement+8h (013FC84040h)]  
000000013FC81EDA  add         edx,eax  
000000013FC81EDC  call        qword ptr [__imp_printf (013FC83140h)]  

return 0;
000000013FC81EE2  xor         eax,eax  
}
000000013FC81EE4  add         rsp,68h  
000000013FC81EE8  ret  

代码生成器和优化器遗留下很多奇怪的，看似不必要的Mumbo-jumbo，但是该代码的作用可以简要描述如下。

有两种独立的算法可以用来产生最终的总和，显然可以对数组的不同部分进行处理。我猜想有两个处理流程(非SSE和SSE)用于通过指令流水线提升并行性。

一种算法是简单循环，该循环将数组元素求和，每次迭代处理两个元素。可以从上面的“交错”代码中提取它，如下所示

; Initialization
000000013F1E1E0C  xor         ecx,ecx                 ; ecx - odd element sum
000000013F1E1E87  mov         r8d,ecx                 ; r8 - even element sum
000000013F1E1E9B  lea         rax,[rax-40h]           ; start from i = 2
000000013F1E1E9F  mov         r9d,2                   ; do 2 iterations

; The cycle
000000013F1E1EC0  add         ecx,dword ptr [rax+4]   ; ecx += A[i + 1]
000000013F1E1EC3  add         r8d,dword ptr [rax]     ; r8d += A[i]
000000013F1E1EC6  lea         rax,[rax-8]             ; i -= 2
000000013F1E1ECA  dec         r9                      
000000013F1E1ECD  jne         main+0D0h (013F1E1EC0h) ; loop again if r9 is not zero 

该算法开始从地址 rax - 40h添加元素，在我的实验中，该地址等于 &A[2]并向后进行两次迭代，从而跳过了两个元素。这会在寄存器 A[0]中累积 A[2]和 r8的总和，并在寄存器 A[1]中累积 A[3]和 ecx的总和。因此，算法的这一部分处理数组的4个元素，并在 2和 r8中正确生成值 ecx。

该算法的另一部分使用SSE指令编写，显然负责对数组的其余部分求和。可以从以下代码中提取它

; Initially xmm5 is zero
000000013F1E1E3C  movdqa      xmm4,xmmword ptr [__xmm@00000001000000010000000100000001 (013F1E3360h)]  
000000013F1E1E75  paddd       xmm5,xmm4  

000000013F1E1E8A  movdqa      xmm0,xmm5               ; copy
000000013F1E1E8E  psrldq      xmm0,8                  ; shift
000000013F1E1E93  paddd       xmm5,xmm0               ; and add

000000013F1E1E8A  movdqa      xmm0,xmm5               ; copy
000000013F1E1E8E  psrldq      xmm0,4                  ; shift
000000013F1E1E93  paddd       xmm5,xmm0               ; and add

000000013F1E1EAE  movd        edx,xmm5                ; edx - the sum

该部分使用的通用算法很简单:将值 0x00000001000000010000000100000001放入128位寄存器 xmm5中，然后将其右移8个字节( 0x00000000000000000000000100000001)，并将其添加到原始值中，生成 0x00000001000000010000000200000002。再次将其右移4个字节( 0x00000000000000010000000100000002)，并再次添加到先前的值，从而生成 0x00000001000000020000000300000004。将 0x00000004的最后32位字 xmm5作为结果，并将其放入寄存器 edx中。因此，该算法产生 4作为其最终结果。很明显，该算法只是在128位寄存器中执行连续32位字的“并行”加法。注意，顺便说一句，该算法甚至没有尝试访问 A，而是从编译器/优化器产生的嵌入式常量开始求和。

现在，最后将 r8 + ecx + edx的值报告为最终总和。显然，这只是 8，而不是正确的 12。看起来这两种算法之一忘记做一些工作。我不知道是哪一个，但是从大量“冗余”指令来看，它看起来像是SSE算法应该在 8中生成 edx而不是 4。一个可疑的指令是这个

000000013FC81E71  paddd       xmm5,xmm3  

那时 xmm3始终包含零。因此，该指令看起来完全多余且不必要。但是，如果 xmm3实际上包含另一个“魔术”常量，表示数组的另外4个元素(就像 xmm4一样)，则该算法将正常工作并产生适当的总和。

如果对数组元素使用独特的初始值

int A[12] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 };

可以清楚地看到，第一个(非SSE)算法成功求和 1, 2, 3, 4，而第二个(SSE)算法求和 9, 10, 11, 12。 5, 6, 7, 8仍然排除在考虑范围之外，导致 52作为最终总和而不是正确的 78。

这绝对是编译器/优化器错误。

P.S.导入到VS2013 Update 2中的具有相同设置的相同项目似乎没有受此错误困扰。