Странное поведение между g ++ - 8 и более ранними версиями - PullRequest
Новая
       14

Странное поведение между g ++ - 8 и более ранними версиями

5 голосов
/ 27 марта 2019

Недавно при портировании нашего приложения с gcc-5.3 на 8.2 мы заметили странное поведение, которое нарушает наше приложение.

Короче говоря, кажется, что gcc-8.2 удалил одну из наших "веток if, которая сравнивает 2 целых числа без знака", даже не выдав предупреждения.

Мы пробовали g ++ 5.3, g ++ 7.4 и g ++ 8.2 сте же параметры компиляции, и только g ++ 8.2 имеет эту проблему.Ниже приведен короткий пример. 

#include <iostream>
#include <cstdint>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

using namespace std;

struct myunion {
    myunion(uint32_t x) {
        _data.u32 = x;
    }
    uint16_t hi() const { return _data.u16[1]; }
    uint16_t lo() const { return _data.u16[0]; }
    union {
        uint16_t u16[2];
        uint32_t u32;
    } _data;
};

 __attribute__((noinline)) void printx1x2(uint32_t x1, uint32_t x2) {
    cout << "x1: " << x1 << endl;
    cout << "x2: " << x2 << endl;
}

__attribute__((noinline)) int func(uint32_t a, uint32_t b) {
    const uint32_t x1 = myunion(a).hi() * myunion(b).lo();
    const uint32_t x2 = x1 + myunion(a).lo() * myunion(b).hi();
    printx1x2(x1, x2);
    int ret = 0;
    if ( x2 < x1 ) {
        ret = 0x10000;
    }
    return ret;
}

int main(int argc, char** argv) {
    cout << func(4294967295, 4294917296) << endl;
    return 0;
}

Приведенный выше код скомпилирован, как показано ниже: 

$ g++-7 --version
g++-7 (GCC) 7.4.1 20181207
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

$ g++-7 -Wall -std=c++14 -O3 a.cxx -o 7.out
$ ./7.out
x1: 1018151760
x2: 1018020689
65536

$ g++ --version
g++ (GCC) 8.2.1 20181127
Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

$ g++ -Wall -std=c++14 -O3 a.cxx -o 8.out
$ ./8.out
x1: 1018151760
x2: 1018020689
0

Я ожидаю, что вывод 7.out будет правильным.

Это действительно что-то вроде UB (неопределенное поведение) или это может быть ошибка g ++?

ОБНОВЛЕНИЕ

Похоже, удаление UB-доступа с объединением ещеобрабатывает нежелательные результаты: 

#include <iostream>
#include <cstdint>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

using namespace std;

struct myunion2 {
    myunion2(uint32_t x) {
        _data = x;
    }
    uint16_t hi() const { return (uint16_t)((_data & 0xFFFF0000) >> 16); }
    uint16_t lo() const { return (uint16_t)((_data & 0xFFFF)); }
    uint32_t _data;
};

 __attribute__((noinline)) void printx1x2(uint32_t x1, uint32_t x2) {
    cout << "x1: " << x1 << endl;
    cout << "x2: " << x2 << endl;
}

__attribute__((noinline)) int func(uint32_t a, uint32_t b) {
    const uint32_t x1 = myunion2(a).hi() * myunion2(b).lo();
    const uint32_t x2 = x1 + myunion2(a).lo() * myunion2(b).hi();
    printx1x2(x1, x2);
    int ret = 0;
    if ( x2 < x1 ) {
        ret = 0x10000;
    }
    return ret;
}

int main(int argc, char** argv) {
    cout << func(4294967295, 4294917296) << endl;
    return 0;
}

Вывод: 

$ g++-7 -Wall -std=c++14 -O3 a.cxx -o 7.out
[2019-03-27 22:48:30][wliu@wliu-arch-vm1 ~/tests]
$ ./7.out
x1: 1018151760
x2: 1018020689
65536
[2019-03-27 22:48:32][wliu@wliu-arch-vm1 ~/tests]
$ g++ -Wall -std=c++14 -O3 a.cxx -o 8.out
[2019-03-27 22:49:11][wliu@wliu-arch-vm1 ~/tests]
$ ./8.out
x1: 1018151760
x2: 1018020689
0

1 Ответ

7 голосов
/ 27 марта 2019

Проблема (кроме объединения в исходном примере) заключается в следующем выражении: 

myunion2(a).lo() * myunion2(b).hi();

Значения операндов: 65535 * 65535. Типы операндов: uint16_t.

Арифметические операции не выполняются для типов, меньших int. Меньшие типы продвигаются первыми. Поскольку uint16_t меньше int, а диапазон значений, представляемых uint16_t, может быть представлен int, эти операнды переводятся в int. Но операция 65535 * 65535 переполняет int, что является типом со знаком. И переполнение со знаком имеет неопределенное поведение.

Решение: преобразовать в большее число без знака перед умножением (или вернуть большее без знака в первую очередь): 

const uint32_t x1 = (unsigned)myunion2(a).hi() * myunion2(b).lo();
const uint32_t x2 = x1 + (unsigned)myunion2(a).lo() * myunion2(b).hi();
...