GCC 中具有不同优化级别的不同输出

Question

我正在重写上学期为大学开发的光线追踪器，我运行遇到以下问题：当我编译运行我在 Debug 中的代码时，输出符合预期

但是当我启用更高的优化级别时，例如“-O2”结果完全不同：

而且我不确定为什么会这样。我追踪到球体相交代码

//#pragma GCC push_options
//#pragma GCC optimize("O0")

Intersection Sphere::intersect(const Ray& ray, const float previous) const
{
    const auto oc = ray.origin - center_;
    const auto lhv = -dot(ray.direction, oc);
    const auto discriminant = lhv * lhv - (oc.lensqr() - radius_ * radius_);

    if (discriminant < 0.0F)
    {
        return Intersection::failure();
    }
    float distance;
    const auto rhv = std::sqrt(discriminant);
    const auto r = std::minmax(lhv + rhv, lhv - rhv);
    if (r.first <= 0.0F)
    {
        if (r.second <= 0.0F)
        {
            return Intersection::failure();
        }
        distance = r.second;
    }
    else
    {
        distance = r.first;
    }

    const auto hit = ray.getPoint(distance);
    const auto normal = (hit - center_).normalize();

    if (0.0F <= distance && distance < previous - epsilon)
    {
        return {distance, ray, this, normal, hit};
    }
    return Intersection::failure();
}

//#pragma GCC pop_options

如果我在发布模式下取消注释 pragma，我会再次得到预期的结果。也许我的代码中有一些未定义的行为导致了这个？

您也可以在此处查看，因为不容易实现最小的可重现示例。 https://github.com/Yamahari/RayTracer/blob/master/rt/solid/Sphere.cpp

（您也可以克隆 repo 并使用 cmake 构建项目，您只需要 SFML 作为依赖项。

将 -DSFML_INCLUDE_DIR="include_dir" 和 -DSFML_LIB_DIR="lib_dir" 与使用所需编译器编译的 sfml 库一起使用）

Answer 1

std::minmax returns 一对对其参数的引用。如果你用纯右值作为参数调用它，这对中的引用将在完整表达式结束后悬空，这意味着访问 r.first in

if (r.first <= 0.0F)

这里会有未定义的行为。

因此将 lhv + rhv 和 lhv - rhv 存储在变量中并调用 std::minmax 或使用

std::minmax({lhv + rhv, lhv - rhv})

到select std::initializer_list重载，其中returns一对实际值。

正如@Jarod42 在评论中指出的那样，您实际上不需要 std::minmax 这里。 rhv 是 std::sqrt 调用的结果，所以它总是非负的，使得 lhv + rhv 总是更大（或等于）的值。

GCC 中具有不同优化级别的不同输出

Different output with different optimization levels in GCC

gcc

g++

sfml

c++17