未定义的行为或 gcc 优化错误

Question

问题是我们是否引入了未定义的行为来优化优化器，或者我们是否可以针对 gcc 提交错误报告？

抱歉缺少更好的标题，但它非常脆弱，我们几乎可以肯定这是一个错误。最小示例不是我们最喜欢的设计，但它基于崩溃的生产代码：

#include <iostream>

struct Node
{
    Node(Node* parent) {
        if(parent) {
           parent->child_ = this;
        }
    }
    Node* child()
    {
        return child_;
    }
    Node* child_ = nullptr;
};

void walk(Node* module, int cleanup) {
    if(module != nullptr) {
        if(!cleanup) {
            std::cerr << "No cleanup";
        }
        walk(module->child(), cleanup);
        if(cleanup) {
            delete module;
        }
    }
}

int main (){
    Node* top = new Node(nullptr);
    Node* child = new Node(top);
    walk(top,1);
}

与 -O1 -foptimize-sibling-calls -ftree-vrp 编译。 Godbolt 示例：https://gcc.godbolt.org/z/4VijKb

当模块为 0x0 时程序崩溃调用 module->child()。检查汇编程序，我们注意到 if (module != nullptr) 在 walk 的开头被跳过。检查 cleanup 并调用 work 似乎是无条件的，这导致试图从无效指针中提取 child_。

在汇编中重新建立检查（并且代码似乎可以工作）如果：

对 -O1 的两项优化中的任何一项都被取消。

if(!cleanup)

Body 已删除。（cerr 没有副作用）
Body 共 if(cleanup) 已删除。（内存泄漏，但我认为它算作可观察到的行为变化）
walk 在 "No cleanup" if 之前调用。 (操作顺序)
cleanup 类型从 int 更改为 bool。（类型更改 - 但我认为没有可观察到的行为更改）。
在 if(!cleanup) 之前无条件插入 cerr << "text";。（也是一个可观察到的变化。）

似乎是 tail-recursion 和 nullptr 检查删除的奇怪组合导致了错误的代码。可能 walk 根据 cleanup 检查拆分为同级函数并错误拼接（？）。

UB 的两位候选人是：

提示编译器 module 不是 nullptr，但我看不到编译器可以推断结果的方法。
在 bool 上下文中使用 int，但这是合法的 AFAIK。

FWIW clang 似乎生成正确的 run-time，gcc 8.3 也有用于检查当前的程序集。 9.1 和 trunk 不是。我们手头没有任何 gcc 专家，所以我们不知道为什么优化器会被误导。

Answer 1

它看起来确实像一个 GCC 错误。我已经盯着这段代码看了一段时间，但我找不到任何问题。

这也可以用 gcc 重现，而不仅仅是 g++。如果你用 C 编写这个的最小版本，GCC 开发人员可能更容易调查。这个 C 代码在 GCC 9.1.0 上用 -O1 -foptimize-sibling-calls -ftree-vrp:

为我重现了这个问题

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct Node
{
    struct Node* child;
};

void walk(struct Node* module, int cleanup)
{
    if (module == NULL) {
        return;
    }
    if (!cleanup) {
        puts("No cleanup");
    }
    walk(module->child, cleanup);
    if (cleanup) {
        free(module);
    }
}

int main()
{
    struct Node* node = malloc(sizeof(struct Node));
    node->child = NULL;
    walk(node, 1);
}

未定义的行为或 gcc 优化错误

Undefined behaviour or gcc optimization bug

c++

optimization

g++

undefined-behavior