Bolehkah Penyusun C Mengandaikan Perwakilan Berangka Boolean Hanya 0 atau 1, dan Adakah Ini Membawa kepada Gelagat Tidak Ditakrifkan?

Pengoptimuman Pengkompil dan Gelagat Tidak Ditakrifkan: Adakah C Membenarkan Andaian Tertentu Mengenai Bools?

Pengenalan

Artikel ini mengkaji sama ada piawaian C membenarkan penyusun untuk menganggap tertentu perwakilan berangka untuk bool dan sama ada andaian sedemikian boleh membawa kepada akibat seperti ranap program.

Isunya

Seorang pengaturcara mengalami ranap program semasa menggunakan nilai bool yang tidak dimulakan dalam fungsi yang menyusun bool menjadi rentetan. Anehnya, ranap sistem berlaku hanya pada platform tertentu menggunakan pengkompil khusus dengan pengoptimuman didayakan.

Kod yang bermasalah:

void Serialize(bool boolValue) {
    const char* whichString = boolValue ? "true" : "false";
    const size_t len = strlen(whichString);
    memcpy(destBuffer, whichString, len);
}

Apabila kod dilaksanakan dengan Clang 5.0.0 dan pengoptimuman ( -O2), ia mungkin terhempas. Tingkah laku ini timbul disebabkan oleh potongan pengoptimum bahawa rentetan "benar" dan "salah" berbeza hanya panjangnya sebanyak 1. Daripada mengira panjang sebenar, ia menggunakan nilai boolValue, dengan mengandaikan sama ada 0 atau 1.

const size_t len = strlen(whichString); // original code
const size_t len = 5 - boolValue;       // clang optimization

Soalan: Standard Pertimbangan

Artikel itu menimbulkan persoalan: Adakah piawaian C membenarkan pengkompil untuk menganggap bahawa bool hanya boleh mempunyai perwakilan berangka dalaman '0' atau '1' dan menggunakannya dengan cara sedemikian ? Atau adakah ini kes tingkah laku yang ditentukan pelaksanaan di mana pelaksanaan menganggap semua boolnya hanya akan mengandungi 0 atau 1, dan sebarang nilai lain adalah wilayah tingkah laku yang tidak ditentukan?

Jawapan: Pematuhan Standard

Menurut pengarang, ISO C membenarkan (tetapi tidak memerlukan) pelaksanaan untuk membuat pilihan ini. ISO C membiarkannya tidak dinyatakan apakah perwakilan dalaman bool, membenarkan pelaksanaan membuat andaian mereka sendiri.

Gelagat Pengoptimuman Pengkompil

Sistem V ABI: Untuk platform yang menggunakan Sistem V ABI, yang biasa digunakan pada sistem x86-64, hujah bool yang dihantar kepada fungsi diwakili oleh corak bit: 0 = palsu dan 1 = benar dalam 8 bit rendah daftar. Dalam ingatan, bool ialah jenis 1-bait yang mesti mempunyai nilai integer 0 atau 1.

Keputusan ABI ini membolehkan pengkompil mengambil kesempatan daripada pengoptimuman, seperti menganggap 0 atau 1 untuk bool dan melakukan bitwise operasi dan bukannya penukaran jenis yang mahal. Dalam contoh yang diberikan, pengoptimum telah mengeksploitasi tingkah laku ini untuk mengoptimumkan strlen(whichString) kepada 5U - boolValue.

Pelaksanaan dan Andaian Lain:

Walaupun Sistem V ABI digunakan secara meluas, pelaksanaan lain boleh membuat andaian berbeza. Sebagai contoh, mereka boleh menganggap 0 = palsu dan sebarang nilai bukan sifar = benar. Dalam senario sedemikian, pengkompil mungkin tidak menjana kod yang ranap untuk nilai bool yang tidak dimulakan, tetapi ia masih boleh dianggap sebagai tingkah laku yang tidak ditentukan.

Bahaya Ranap Program

Walaupun piawaian C membenarkan pengoptimuman sedemikian, adalah penting untuk ambil perhatian bahawa program yang menghadapi gelagat tidak ditentukan dianggap sama sekali tidak ditentukan untuk keseluruhan kewujudan mereka. Ini bermakna ranap sistem boleh berlaku walaupun tingkah laku yang tidak ditentukan ditemui dalam fungsi yang tidak pernah benar-benar dipanggil.

Amalan Terbaik dan Mengelak Tingkah Laku Tidak Ditakrifkan

Penyusun semakin menjadi semakin agresif dalam mengoptimumkan kod, menganggap tingkah laku berdasarkan pemahaman dalaman mereka tentang pelaksanaan. Adalah penting bagi pengaturcara untuk mengelak daripada bergantung pada andaian pelaksanaan dan memastikan bahawa kod mereka sah C tanpa mengandaikan ia akan berkelakuan seperti bahasa pemasangan mudah alih.

Untuk mengelakkan masalah, pengaturcara harus mengikut amalan terbaik ini:

• Gunakan bendera pengkompil -Wall untuk mendayakan amaran.
• Betulkan semua amaran yang dijana oleh anda pengkompil.
• Berhati-hati bahawa andaian tentang pembolehubah tidak dimulakan boleh membawa kepada ranap program.
• Pertimbangkan untuk menggunakan alatan seperti Address Sanitizer dan Memory Sanitizer untuk mengesan penggunaan nilai yang tidak dimulakan dan potensi tingkah laku yang tidak ditentukan.

Atas ialah kandungan terperinci Bolehkah Penyusun C Mengandaikan Perwakilan Berangka Boolean Hanya 0 atau 1, dan Adakah Ini Membawa kepada Gelagat Tidak Ditakrifkan?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!