c++ - 未定义的行为或 gcc 优化错误

Question

问题是我们是否引入了使优化器出错的未定义行为，或者我们可以针对 gcc 提交错误报告吗？

很抱歉没有更好的标题，但它非常脆弱，我们几乎可以肯定这是一个错误。最简单的示例不是我们最喜欢的设计，但它基于崩溃的生产代码:

#include <iostream>

struct Node
{
    Node(Node* parent) {
        if(parent) {
           parent->child_ = this;
        }
    }
    Node* child()
    {
        return child_;
    }
    Node* child_ = nullptr;
};

void walk(Node* module, int cleanup) {
    if(module != nullptr) {
        if(!cleanup) {
            std::cerr << "No cleanup";
        }
        walk(module->child(), cleanup);
        if(cleanup) {
            delete module;
        }
    }
}

int main (){
    Node* top = new Node(nullptr);
    Node* child = new Node(top);
    walk(top,1);
}

编译为-O1 -foptimize-sibling-calls -ftree-vrp 。 Godbolt 示例:https://gcc.godbolt.org/z/4VijKb

调用 module->child() 时程序崩溃当模块为0x0时。检查汇编器我们注意到 if (module != nullptr)在 walk 的开头被跳过。有一张支票cleanup并调用work似乎是无条件的，这导致试图拉 child_来自无效指针。

如果满足以下条件，则在汇编中重新建立检查(并且代码似乎可以工作):

1. 超过 -O1 的两项优化中的任意一项被带走了。
2. 正文if(!cleanup)已移除。 (cerr 没有副作用)
3. 正文if(cleanup)已移除。 (内存泄漏，但我认为这算作可观察到的行为变化)
4. walk在“无清理”之前调用 if 。 (操作顺序)
5. cleanup类型更改为bool来自int 。 (类型改变 - 但我认为没有可观察到的行为改变)。
6. 插入无条件cerr << "text";之前和 if(!cleanup) 。 (也是一个可观察到的变化。)

这似乎是尾递归和 nullptr 的奇怪组合检查导致错误代码的删除。可能walk根据 cleanup 分成同级函数检查并缝合错误(？)。

UB 的两名候选人是:

1. 提示编译器 module是非 nullptr ，但我没有看到编译器可以推断结果的方法。
2. 使用int在bool上下文，但据我所知这是合法的。

FWIW clang似乎产生了正确的运行时，gcc 8.3还有用于检查的组件。 9.1和trunk不是。我们手头没有任何 gcc 专家，所以我们不知道为什么优化器会被误导。

Answer 1

它看起来确实像一个 GCC 错误。我盯着这段代码看了一会儿，没有发现它有什么问题。

这也可以用 gcc 重现，而不仅仅是 g++。如果您用 C 编写此代码的最小版本，GCC 开发人员可能会更容易进行调查。此 C 代码使用 -O1 -foptimize-sibling-calls -ftree-vrp 在 GCC 9.1.0 上为我重现了该问题:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct Node
{
    struct Node* child;
};

void walk(struct Node* module, int cleanup)
{
    if (module == NULL) {
        return;
    }
    if (!cleanup) {
        puts("No cleanup");
    }
    walk(module->child, cleanup);
    if (cleanup) {
        free(module);
    }
}

int main()
{
    struct Node* node = malloc(sizeof(struct Node));
    node->child = NULL;
    walk(node, 1);
}