Clang 优化破坏代码？

Question

我已经尝试准备最小可行的代码示例：

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
#include <string.h>

typedef struct FECPUFlags {
    uint16_t CF:1; // carry flag
    uint16_t PF:1; // parity flag
    uint16_t AF:1; // adjust flag
    uint16_t ZF:1; // zero flag
    uint16_t SF:1; // sign flag
    uint16_t TF:1; // trap flag
    uint16_t IF:1; // interrupt enable flag
    uint16_t DF:1; // direction flag
    uint16_t OF:1; // overflow flag
} FECPUFlags;

uint16_t fe_cpuflags_16(FECPUFlags cpuRegister) {
    uint16_t result = 0;

    result = result | cpuRegister.CF;
    result = result | (cpuRegister.PF << 2);
    result = result | (cpuRegister.AF << 4);
    result = result | (cpuRegister.ZF << 6);
    result = result | (cpuRegister.SF << 7);
    result = result | (cpuRegister.DF << 10);
    result = result | (cpuRegister.OF << 11);

    return result;
}

int main() {
    FECPUFlags flag;
#define ENUM(F) for(int i=0;i<=1;i++,flag.F=i)

    ENUM(CF) ENUM(PF) ENUM(AF) ENUM(ZF) ENUM(SF) ENUM(DF) ENUM(OF) {
        printf("0x%X\n",fe_cpuflags_16(flag));
    }

    return 0;
}

clang 版本

Apple LLVM version 7.0.2 (clang-700.1.81)
Target: x86_64-apple-darwin15.0.0

应用程序的输出因不同的优化模式而异。 clang -O0 vs clang -O3.

这里是优化版disasm

_fe_cpuflags_16:
0000000100000d70        pushq   %rbp
0000000100000d71        movq    %rsp, %rbp
0000000100000d74        movl    %edi, %eax
0000000100000d76        andl    [=12=]x1, %eax
0000000100000d79        leal    (%rdi,%rdi), %ecx
0000000100000d7c        andl    [=12=]x4, %ecx
0000000100000d7f        orl     %eax, %ecx
0000000100000d81        leal    (,%rdi,4), %eax
0000000100000d88        andl    [=12=]x10, %eax
0000000100000d8b        orl     %ecx, %eax
0000000100000d8d        shll    [=12=]x3, %edi
0000000100000d90        movl    %edi, %ecx
0000000100000d92        andl    [=12=]x40, %ecx
0000000100000d95        orl     %eax, %ecx
0000000100000d97        movl    %edi, %eax
0000000100000d99        andl    [=12=]x80, %eax
0000000100000d9e        orl     %ecx, %eax
0000000100000da0        movl    %edi, %ecx
0000000100000da2        andl    [=12=]x400, %ecx            ## imm = 0x400
0000000100000da8        orl     %eax, %ecx
0000000100000daa        andl    [=12=]x800, %edi            ## imm = 0x800
0000000100000db0        orl     %ecx, %edi
0000000100000db2        movzwl  %di, %eax
0000000100000db5        popq    %rbp
0000000100000db6        retq

有趣的是，如果我在枚举之前将 memset 设置为零 – 代码工作正常。

什么样的优化可能会破坏此代码？或者这段代码可能已经以某种方式被破坏了？

Answer 1

您正在使用您的 FECPUFlags flag;，但未对其进行初始化。

这是undefined behavior。什么事都有可能发生。

Answer 2

你有一个未初始化的变量，稍后会访问它，所以你有未定义的行为。

FECPUFlags flag;

（某些）标志的初始化只发生在循环的第二次执行中：

#define ENUM(F) for(int i=0;i<=1;i++,flag.F=i)
                                     ^^^

Clang 优化破坏代码？

Clang optimisation breaks code?

c

optimization

clang

compiler-optimization