c++ - 检测未定义行为的 C++ 实现？

Question

C++ 中的大量操作会导致未定义的行为，其中规范对程序的行为应该是完全沉默，并允许任何事情发生。正因为如此，在各种情况下，人们的代码在调试而不是 Release模式下编译，或者在进行看似无关的更改之前一直有效，或者在一台机器上运行但在另一台机器上运行，等等。

我的问题是是否有一个实用程序可以查看 C++ 代码的执行并标记程序调用未定义行为的所有实例。虽然很高兴我们有 valgrind 和检查 STL 实现之类的工具，但这些工具并没有我想的那么强大 - 例如，如果您丢弃仍然分配的内存并检查 STL 实现，valgrind 可能会出现误报不会通过基类指针捕获删除。

这个工具存在吗？或者把它放在身边会有用吗？

编辑:我知道通常静态检查 C++ 程序是否可能执行具有未定义行为的东西是无法确定的。但是，可以确定 C++ 的特定执行是否产生了未定义的行为。做到这一点的一种方法是制作一个 C++ 解释器，该解释器根据规范中规定的定义逐步执行代码，在每个点确定代码是否具有未定义的行为。这不会检测在特定程序执行时未发生的未定义行为，但它会发现在程序中实际表现出来的任何未定义行为。这与图灵如何识别 TM 是否接受某些输入有关，即使它通常仍然无法确定。

谢谢!

Answer 1

这是一个很好的问题，但让我谈谈为什么我认为一般来说它可能是不可能的(或者至少非常困难)。

大概，这样的实现几乎是 C++ 解释器，或者至少是类似 Lisp 或 Java 的编译器。它需要为每个指针保留额外的数据，以确保您不会在数组之外执行算术运算或取消引用已经释放的东西或其他任何东西。

现在，考虑以下代码:

int *p = new int;
delete p;
int *q = new int;

if (p == q)
    *p = 17;

*p = 17 是未定义的行为吗？一方面，它在释放后取消引用 p。另一方面，取消引用 q 很好，p == q...

但这并不是重点。关键是 if 的计算结果是否完全取决于堆实现的细节，这可能因实现而异。因此，将 *p = 17 替换为一些实际的未定义行为，并且您的程序很可能在普通编译器上崩溃，但在您假设的“UB 检测器”上运行良好。 (典型的 C++ 实现将使用 LIFO 空闲列表，因此指针很有可能相等。假设的“UB 检测器”可能更像是垃圾收集语言，以检测释放后使用问题。)

换句话说，我怀疑仅存在实现定义的行为使得不可能编写适用于所有程序的“UB检测器”。

也就是说，创建“ super 严格的 C++ 编译器”的项目会非常有趣。如果你想开始一个，请告诉我。 :-)