GCC の整数オーバーフロー最適化により無限ループが発生するのはなぜですか?

GCC 整数演算におけるオーバーフロー異常

はじめに

計算中に整数オーバーフローが発生すると、コンパイラは通常、次の表現可能なものへのラップなど、定義された動作に従います。 価値。ただし、特定の状況では、この動作は示されず、潜在的な誤解やバグのある実装に関する懸念が生じます。

整数オーバーフローによる GCC の動作

GCC を使用した最近のコード スニペットx86 アーキテクチャ上で矛盾した動作を示しました。予期されたラップアラウンドの代わりに、コードは無限ループに入りました。この異常は、正しい結果を生成した Visual Studio などの他のプラットフォームとは対照的です。

分析と説明

標準によると整数オーバーフローは未定義の動作であるにもかかわらず、GCC は一般に実装します。自然にラップされる x86 命令を使用した整数演算。ただし、最適化によってこの動作が妨げられる可能性があります。

指定されたコードでは、ループの増分 (i = i) により、オーバーフロー後に i の値が未定義になります。 GCC のオプティマイザはこの未定義の動作を検出し、ループ終了条件 (i > 0) を削除します。その結果、ループが無限に実行され続け、無限ループが発生します。

代替実装

最適化の影響を説明するために、最適化を無効にしてコードを実行しました。 (-O0)。これにより、無限ループが発生せずに期待どおりの出力が得られました。逆に、ラップ フラグ (-fwrapv) を明示的に設定すると、GCC は明確に定義されたオーバーフロー セマンティクスに従うようになり、無限ループが防止されます。

結論

GCC の整数の処理オーバーフローは最適化設定に大きく依存します。通常、プラットフォームはラッピング動作をエミュレートしますが、未定義の動作が現れる可能性があります。したがって、プログラマーは、予期しない結果を避けるために、整数演算や潜在的なオーバーフロー状況を扱うときは注意する必要があります。

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