Warum führt das Zuweisen eines Werts zu einer komplexen Variablen zu einer Endlosschleife in einem C-Programm, obwohl es sich scheinbar um eine harmlose Aktion handelt?

C Compilation Enigma mit unvorhersehbarem Schleifenverhalten

Der folgende Code stellt ein interessantes Kompilierungsproblem dar:

<code class="c++">#include <iostream>
#include <complex>
using namespace std;

int main() {
    complex<int> delta;
    complex<int> mc[4] = {0};

    for(int di = 0; di < 4; di++, delta = mc[di]) {
        cout << di << endl;
    }

    return 0;
}</code>

Im Gegenteil Zum Abschluss der erwarteten Ausgabe von „0, 1, 2, 3“ erzeugt der Code eine endlose Wiederholung von „0, 1, 2, 3, 4, 5, ...“. Die Untersuchung ergab, dass der Vergleich di < 4 funktioniert nicht richtig, was zu einer Endlosschleife führt.

Das Deaktivieren der scheinbar harmlosen Zuweisung delta = mc[di] behebt das Problem auf magische Weise und generiert die beabsichtigte Ausgabe. Was ist das Problem, das diese einfache Aktion verursacht?

Eintauchen in undefiniertes Verhalten

Der Schlüssel zur Lösung dieses Rätsels liegt im Verständnis undefinierten Verhaltens. Die Zuweisung delta = mc[di] löst beim letzten Durchlauf der Schleife einen Zugriff auf ein Array außerhalb der Grenzen aus. Während viele Compiler aufgrund von Optimierungsstrategien möglicherweise kein undefiniertes Verhalten annehmen, ist diese Annahme von Natur aus fehlerhaft.

GCC kann bei aktivierten Optimierungen die Schleife aggressiv optimieren, vorausgesetzt, dass kein undefiniertes Verhalten vorliegt. Diese Optimierung führt zu einer fehlerhaften Schlussfolgerung, dass di < 4 ist immer wahr, da ein Array-Zugriff außerhalb der Grenzen ein undefiniertes Verhalten darstellen würde.

Dadurch wird die Schleife zu einer Endlosschleife, da die Bedingung di < 4 ist immer erfüllt. Um diese fehlerhafte Optimierung zu verhindern, kann das Flag -fno-aggressive-loop-optimizations zu GCC hinzugefügt werden.

Enthüllung des Innenlebens des Compilers

Eine genauere Untersuchung des Optimierter Code zeigt, dass di < 4-Prüfung wird entfernt und durch eine bedingungslose JMP-Anweisung ersetzt. Dieses Verhalten stimmt mit der Annahme überein, dass es kein undefiniertes Verhalten gibt, was zu einer Endlosschleife führt.

Im Gegensatz zu diesem Verhalten würde Clang mit -fsanitize=undefiniert diesen Fall abfangen. Allerdings löst GCC mit derselben Flagge in diesem speziellen Fall keine Warnung aus.

Die Gefahren undefinierten Verhaltens

Undefiniertes Verhalten, wie im C-Standard definiert, ermöglicht unvorhersehbare Ergebnisse, einschließlich der völligen Missachtung der Situation. Undefiniertes Verhalten sollte unbedingt vermieden werden, da es sowohl zu Compiler-Inkonsistenzen als auch zu unerwartetem Laufzeitverhalten führen kann.

Um solche Fallstricke zu vermeiden, sollten Programmierer nach klar definiertem Code streben, der der beabsichtigten Semantik entspricht. Compiler sollten auch geeignete Abwehrmaßnahmen implementieren, um Entwickler auf potenziell undefiniertes Verhalten aufmerksam zu machen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWarum führt das Zuweisen eines Werts zu einer komplexen Variablen zu einer Endlosschleife in einem C-Programm, obwohl es sich scheinbar um eine harmlose Aktion handelt?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!