c++ - 为什么 std::vector::at() 即使启用了优化也需要边界检查？

Question

Windows 中的 libstdc++-6.dll 有问题。这段代码:

#include <iostream>
#include <vector>
int main(){
    std::vector<int> x(10);
    std::cout << x.at(3) << std::endl;
}

编译很好，但是当我运行它时，我收到一条错误消息说

The procedure entry point _ZSt24__throw_out_of_range_fmtPKcz could not be located in the dll libstdc++-6.dll

我的问题是不是如何解决这个问题(这很可能是 dll 的错误版本，我只需要修复 PATH)。然而，这让我意识到了一些意想不到的事情:

当我打开优化时，上面的代码运行良好(不管错误的dll)，即

g++ error.cxx -O2

但是这段代码

#include <vector>
#include <iostream>

double Foo(const std::vector<int>& x,int index) {    
    int m = x.at(index + 1) - x.at(index);
    int b = x.at(index);
    return b/(m*1.0);
}        
int main(){}

没有。

为什么无论我是否通过编译，第二个代码都会出现上述错误

g++ error.cxx -O2     or       g++ error.cxx 

?

同样，我知道为什么会出现错误，但我希望在启用优化的情况下，两个版本都不会导致错误。相反，第一个版本工作正常，而第二个版本没有。 -O2 不应该完全消除边界检查吗？

Answer 1

C++ 标准要求对 at() 进行边界检查，而 at() 的实际实现代码确实包含边界检查。

然而，在您的第一种情况下，边界是硬编码的(10 个元素与索引 3)并且“所有内容”都使用 -O2 内联，因此编译器的优化器 删除了边界检查违规的代码，因为它可以在编译时证明没有违反边界并且没有采用代码路径(假设规则)。

因此，在那种情况下，-O2 不会出现链接器错误，因为编译器根本没有发出调用指令。

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Shouldn't -O2 completely eliminate bounds checking?

不，优化器必须保持 the AS-IF rule ，也就是说，当且仅当优化器可以在编译时证明没有采用代码路径，它可以消除该代码。它不会随意删除源代码中引入的检查。

作为旁注，对于不需要边界检查的vector::operator[]，实现可以(合理或不合理)引入调试边界检查，当例如NDEBUG没有定义，只有定义了NDEBUG才不检查。然而，在那种情况下，如果您愿意，边界检查将“被预处理器删除”，而不是被优化器删除。