私は以下のC ++プログラム（ソース）に出くわしました：
#include <iostream>
int main()
{
for (int i = 0; i < 300; i++)
std::cout << i << " " << i * 12345678 << std::endl;
}
それは単純なプログラムのように見え、私のローカルマシンで正しい出力を提供します。
0 0
1 12345678
2 24691356
...
297 -628300930
298 -615955252
299 -603609574
ただし、codechefなどのオンラインIDEでは、次の出力が得られます。
0 0
1 12345678
2 24691356
...
4167 -95167326
4168 -82821648
4169 -7047597
forループが300で終了しないのはなぜですか？また、このプログラムは常にで終了し4169ます。なぜ4169、他の価値はないのですか？
回答:
オンラインコンパイラはGCCまたは互換性のあるコンパイラを使用していると仮定します。もちろん、他のコンパイラでも同じ最適化を行うことができますが、GCCのドキュメントではその機能について詳しく説明しています。
-faggressive-loop-optimizationsこのオプションは、言語制約を使用してループの反復回数の範囲を導出するようにループオプティマイザーに指示します。これは、ループコードが、たとえば符号付き整数オーバーフローや範囲外の配列アクセスを引き起こすなど、未定義の動作を引き起こさないことを前提としています。ループの反復回数の境界は、ループの展開とピーリング、およびループ終了テストの最適化をガイドするために使用されます。このオプションはデフォルトで有効になっています。
このオプションでは、UBが証明された場合に基づいて仮定を立てることができます。これらの仮定を利用するには、定数畳み込みなど、他の最適化を有効にする必要がある場合があります。
符号付き整数オーバーフローの動作は未定義です。オプティマイザーはi、173を超える値がUBを引き起こすことを証明できましたi。また、UBがないと想定できるため、173を超えることはないと想定することもできます。さらに、それi < 300が常に真であることを証明できます。そのため、ループ条件を最適化することができます。
なぜ4169であり、他の値ではないのですか？
これらのサイトはおそらく、表示する出力行（または文字やバイト）の数を制限しており、たまたま同じ制限を共有しています。
i173を超える値のUBがあることを証明できる場合、無意味な最適化を行う代わりに警告を発行しないのはなぜですか？
「未定義の振る舞いは未定義です。」（c）
codechefで使用されるコンパイラは、次のロジックを使用しているようです。
i * 12345678オーバーフローし、UB if i > 173（32ビットを想定int）になります。iを超えることはできません173。i < 300、不要であり、に置き換えることができますtrue。ループ自体は無限に見えます。どうやら、codechefは特定の時間が経過した後、プログラムを停止するか、出力を切り捨てるだけです。
2^16です。どうやらそれは両方が2^16文字への出力を切り捨てる偶然です。
最大値はおそらくまだ式が評価しているため、おそらくループ内の174回目の反復で未定義の動作を呼び出しています。これは、符号付き整数オーバーフローがないため、未定義の動作です。したがって、特に最適化フラグが設定されたGCCコンパイラを使用して、UBの影響を観察しています。コンパイラは、次の警告を発行して、これについて警告した可能性があります。forint2147483647174 * 1234567892148147972
warning: iteration 174 invokes undefined behavior [-Waggressive-loop-optimizations]
-O2さまざまな結果を観察するには、（）最適化フラグを削除します。