c++ - 在某些条件下(包括优化)非常奇怪的代码

Question

我有这段代码:

#include <stdio.h>     

void optimization_headache()    
{    
    int t = 11;    
    int l[1047] = {0};    
    int u_lu[23] = {0};    

    int u = 0;    

    l[0] = 0;    
    l[1] = 0;    

    do {    
        u++;    
        //printf("Incrementing u, now u is %d\n", u);     
        u_lu[u + 1] = u - l[u + 1];    
    } while ((u < t * 2) && (l[u + 1] <= t));    

    printf("u = %d, l[u] = %d, t = %d, u_lu[u] = %d\n", u, l[u], t, u_lu[u]);    
}    

int main()    
{    
    optimization_headache();    

    return 0;    
}

在关闭优化的情况下编译 ($ gcc -Wall -Wextra -O0 main.c)，代码编译，我得到以下输出:

u = 22, l[u] = 0, t = 11, u_lu[u] = 21

当我使用完全优化 ($ gcc -Wall -Wextra -O3 main.c) 进行编译时，程序挂起，并且 top 指示它正在使用 100% 的 CPU。它必须在 do while 循环中永远运行。

通过更改以下一项或所有内容，我可以让代码通过完全优化进行编译并正确运行:

1) 如果我注释掉 l[0] = 0; l[1] = 0;.

2) 如果我将 u 改为 volatile int。

3) 如果我在 do while 循环中取消注释 printf。

很明显，我不明白优化在做什么，以及为什么它会改变我的程序的行为。我可以选择上述解决方案之一来运行它，但我真的很想知道这里发生了什么。这对我来说太奇怪了。

(C++ 标签可能不合适，但我在使用 g++ 时也看到了相同的行为)

Answer 1

正如评论中所指出的，如果您调用 undefined behavior 可能会发生这种情况.

在您的情况下，这是相关部分:

int t = 11;    
int u_lu[23] = {0};    

do {    
    u++;    
    u_lu[u + 1] = u - l[u + 1];    
} while ((u < t * 2) /*...*/);    

循环在 u 小于 22 时运行，因此它可以变为 21。但是在循环内，您将 u 递增两次并写入 u_lu[ 23]。这是一个然后分配的。