Können nicht initialisierte Boolesche Werte aufgrund von Compiler-Optimierungen zu C-Programmabstürzen führen?

Kann der C-Standard zulassen, dass ein nicht initialisierter Bool ein Programm zum Absturz bringt?

Ja, gemäß dem ISO-C-Standard können Implementierungen dies bewirken Annahme. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Standard es Compilern auch ermöglicht, Code zu generieren, der absichtlich abstürzt, um auf undefiniertes Verhalten (UB) hinzuweisen, wie z. B. den Zugriff auf eine nicht initialisierte Variable.

Compiler-Optimierung und Annahmen

Das Problem entsteht durch Compiler-Optimierungen. Clang 5.0.0 optimierte bei aktivierter Optimierung die Länge der zu druckenden Zeichenfolge basierend auf dem Bool-Wert, wobei davon ausgegangen wurde, dass dieser nur 0 oder 1 sein konnte. Dies führte zu einer falschen Berechnung und einem Absturz.

ABI-Spezifikationen

Für den x86-64-ABI wird ein Bool durch ein Bitmuster in einem Register dargestellt: false = 0 und true = 1. Dies ermöglicht eine effiziente Bool-zu-Int-Konvertierung und bestimmte Optimierungen im Zusammenhang mit bitweisen Operationen.

Andere Implementierungen

Andere Implementierungen könnten andere Annahmen über die Bool-Darstellung treffen , der C-Standard verpflichtet sie jedoch nicht dazu. Es ist ihnen jedoch möglicherweise weiterhin gestattet, Code auszugeben, der bei der UB-Erkennung abstürzt.

Wichtiger Punkt

Wenn der Compiler UB zur Kompilierungszeit erkennt, kann es zu „Abstürzen“ kommen. der Codepfad, auch wenn die ABI jedes Bitmuster für die Bool-Darstellung zulässt.

Implikationen für Entwickler

Compiler können fehlerfeindlich sein, insbesondere solche, die UB auslösen. Es ist wichtig, nicht davon auszugehen, dass sich Code aufgrund von Compiler-Optimierungen auf eine bestimmte Weise verhält. Moderne C-Compiler behandeln die Sprache anders als eine portable Assemblersprache.

Tools zum Erkennen undefinierten Verhaltens

• -fsanitize=undefiniert: Löst Warnungen oder Fehler für erkanntes UB aus Laufzeit.
• -fsanitize=memory: Verfolgt nicht initialisierte Daten und markiert alle Zweigabhängigkeiten darauf.
• Memory Sanitizer: Ein umfassenderes Tool für Erkennen nicht initialisierter Daten Verwendung.

Schlussfolgerung

Der C-Standard erlaubt Implementierungen, bestimmte Bool-Darstellungen anzunehmen. Compiler können UB jedoch weiterhin nutzen, um Code zu optimieren oder Code zu generieren, der bei seiner Erkennung abstürzt. Entwickler sollten sich dieser potenziellen Probleme bewusst sein und Tools wie -fsanitize verwenden, um sie zu erkennen und zu verhindern.

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