為什麼為複雜變數賦值會導致 C 程式中的無限循環，即使它看起來像是一個看似無害的操作？

具有不可預測循環行為的C 編譯謎題

以下程式碼提出了一個有趣的編譯問題：

<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>

相反當預期輸出「0, 1, 2, 3」終止時，程式碼會產生「0, 1, 2, 3, 4, 5, ...」的無限重複。經調查，比較 di ＜ 1。 4 無法正常工作，導致無限循環。

停用看似無害的賦值 delta = mc[di] 神奇地修復了問題，產生預期的輸出。這個簡單的操作會導致什麼問題？

深入研究未定義的行為

解開這個謎團的關鍵在於理解未定義的行為。賦值 delta = mc[di] 會在循環的最後一次迭代中觸發對數組的越界訪問。雖然許多編譯器可能根據最佳化策略假設沒有未定義的行為，但這種假設本質上是有缺陷的。

開啟最佳化的 GCC 可以在假設不存在未定義行為的情況下積極優化循環。這種最佳化導致錯誤的推斷：di

因此，循環變成無限循環，因為條件 di

揭開編譯器的內部運作方式

仔細檢查最佳化後的程式碼顯示 di

與此行為相反，帶有 -fsanitize=undefined 的 Clang 會捕捉這種情況。然而，具有相同標誌的 GCC 在此特定實例中無法發出警告。

未定義行為的危險

未定義行為，由 C 標準定義，允許出現不可預測的結果，包括完全無視情況。應不惜一切代價避免未定義的行為，因為它可能導致編譯器不一致和意外的執行時間行為。

為了避免此類陷阱，程式設計師應該努力編寫符合預期語意的定義良好的程式碼。編譯器也應該實施適當的防禦措施，以提醒開發人員潛在的未定義行為。

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