c++ - 为什么启用未定义的行为清理会干扰优化？

Question

考虑以下代码:

#include <string_view>

constexpr std::string_view f() { return "hello"; }

static constexpr std::string_view g() {
    auto x = f();
    return x.substr(1, 3);
}

int foo() { return g().length(); }

如果我用 GCC 10.2 编译它，并标记 --std=c++17 -O1 ，我得到:

foo():
        mov     eax, 3
        ret

此外，据我所知，这段代码没有任何未定义的行为问题。
但是 - 如果我添加标志 -fsanitize=undefined ，编译结果为:

.LC0:
        .string "hello"
foo():
        sub     rsp, 104
        mov     QWORD PTR [rsp+80], 5
        mov     QWORD PTR [rsp+16], 5
        mov     QWORD PTR [rsp+24], OFFSET FLAT:.LC0
        mov     QWORD PTR [rsp+8], 3
        mov     QWORD PTR [rsp+72], 4
        mov     eax, OFFSET FLAT:.LC0
        cmp     rax, -1
        jnb     .L4
.L2:
        mov     eax, 3
        add     rsp, 104
        ret
.L4:
        mov     edx, OFFSET FLAT:.LC0+1
        mov     rsi, rax
        mov     edi, OFFSET FLAT:.Lubsan_data154
        call    __ubsan_handle_pointer_overflow
        jmp     .L2
.LC1:
        .string "/opt/compiler-explorer/gcc-10.2.0/include/c++/10.2.0/string_view"
.Lubsan_data154:
        .quad   .LC1
        .long   287
        .long   49

在 Compiler Explorer 上看到这个.
我的问题:为什么 sanitizer 会干扰优化？特别是因为代码似乎没有任何 UB 危害......
笔记:

我怀疑是 GCC 错误，但也许我对 UBsan 的作用有错误的看法。

如果我设置了相同的行为 -O3 .

在没有优化标志的情况下，更长的代码会在经过清理和不经过清理的情况下生成。

如果您声明 x成为 constexpr变量，清理不会阻止优化。

与 C++17 和 C++20 的行为相同。

有了 Clang，你 get这种差异也是如此，但仅限于更高的优化设置(例如 -O3 )。

Answer 1

sanitizer 添加了必要的工具来检测运行时的违规行为。
该检测可能会通过引入一些不透明的调用/副作用来阻止函数在编译时作为优化计算，否则这些调用/副作用不会在那里出现。
您看到的不一致行为是因为 g().length();调用未在 constexpr 中完成上下文，因此不需要在编译时计算(好吧，“不期望”会更准确)。 GCC 可能有一些启发式计算 constexpr函数与 constexpr常规上下文中的参数一旦通过破坏 constexpr 就不会触发 sanitizer 。 - 函数的性质(由于添加了检测)或所涉及的启发式之一。
添加 constexpr至 x使 f()调用一个常量表达式(即使 g() 不是)，所以它是在编译时编译的，所以不需要检测，这足以触发其他优化。
人们可以将其视为 QoI 问题，但总的来说，这是有道理的

constexpr函数评估可能需要任意长的时间，因此除非被要求在编译时评估所有内容，否则并不总是可取的

通过在常量表达式中使用此类函数，您始终可以“强制”进行此类评估(尽管在这种情况下标准有些宽松)。这也会为您处理任何 UB。