c++ - 添加调试输出时循环结果不同(Heisenbug？)

Question

如果我在循环中添加调试输出，我有一个行为不同的循环。我想知道这是否是一个编译器错误，或者我是否错误地依赖了一些未定义的 C++ 行为。

循环从 uint64_t 数组中读取整数，将它们存储在临时数组中，然后对条目求和。由于我拥有的数据，我希望总和大于 60。

如果它小于 60(出人意料)，我会重新尝试相同的循环，这次添加调试输出。我希望得到相同的小于 60 的结果，但现在我得到了大于 60 的结果。

uint64_t test[8];
for(int i=0; i<8; i++) {
    test[i] = overflow[index + i];
}
int temp[64];
int count2 = 0;
for(int j = 0; j < 64; j++) {
    int cj = (int) ((test[j / 8] >> (8 * j)) & 0xff);
    count2 += cj;
    temp[j] = cj;
}
if (count2 < 60) {
    int count3 = 0;
    for(int j = 0; j < 64; j++) {
        int cj = (int) ((test[j / 8] >> (8 * j)) & 0xff);
        temp[j] = cj;
        ::std::cout << " foo\n";
        count3 += cj;
    }
    ::std::cout << "count2 " << count2 << " count3 " << count3 << "\n";
}

示例输出:

foo
...
foo
count2 6 count3 62

循环的方向无关紧要(如果循环从 0 到 63，结果相同)。只有一个线程。如果我在第二个循环中评论 cout，我会得到例如“count2 4 count3 4”(一些原始的、意外的情况)。只要我在循环中执行任何类型的 cout(甚至是“foo”)，我就会再次得到 count2 != count3。我试图让第一个循环更复杂(不必要地将 cj 乘以 100)，但结果相同。

Makefile 中的编译器选项:

OPT = -O3 -DNDEBUG -march=native
CXXFLAGS += -fno-strict-aliasing -Wall -std=c++11 $(OPT)
LDFLAGS = -Wall

LLVM 和 g++ 结果相同。

"-O2"(g++，没有尝试 LLVM)问题消失了。

Answer 1

在 C++(和 C)中，将 k 位整数沿任何方向移动超过 k-1 位是未定义的。

因此，当 j >= 8 时，(overflow[index + j/8] >> (8 * j)) 未定义，这可以(显然)在你的两个循环中导致非常不同的行为。

我认为这应该会产生预期的结果:

int temp[64] = {0};
for(int j = 0; j < 8; j++) {
    int cj = (int) ((test[j / 8] >> (8 * j)) & 0xff);
    count2 += cj;
    temp[j] = cj;
}