c语言 - 是 GCC 的选项 -O2 破坏了这个小程序，还是我有未定义的行为

Question

我在一个非常大的应用程序中发现了这个问题，并从中制作了一个SSCCE。我不知道代码是否有未定义的行为，或者-O2打破了它。

用gcc a.c -o a.exe -O2 -Wall -Wextra -Werror编译时，输出5。

但是它打印25当编译时没有-O2(例如-O1)或取消注释2注释行之一(防止内联)。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// __attribute__((noinline)) 
int f(int* todos, int input) {
    int* cur = todos-1; // fixes the ++ at the beginning of the loop
    int result = input;
    while(1) {
        cur++;
        int ch = *cur;
        // printf("(%i)n", ch);
        switch(ch) {
            case 0:;
                goto end;
            case 1:;
                result = result*result;
            break;
        }
    }
    end:
    return result;
}
int main() {
    int todos[] = { 1, 0}; // 1:square, 0:end
    int input = 5;
    int result = f(todos, input);
    printf("=%in", result);
    printf("endn");
    return 0;
}

是GCC的选项-O2打破这个小程序，还是我在某个地方有未定义的行为?

Answer 1

int* cur = todos-1;

调用未定义的行为。todos - 1是一个无效的指针地址。

我特别强调:

(C99 6.5.6p8)如果指针操作数和结果都指向同一数组对象的元素，或者指向数组对象最后一个元素的后面一个，则求值不会产生溢出; "

Answer 2

作为@ouah答案的补充，这解释了编译器在做什么。

生成供参考的汇编程序:

  400450:       48 83 ec 18             sub    $0x18,%rsp
  400454:       be 05 00 00 00          mov    $0x5,%esi
  400459:       48 8d 44 24 fc          lea    -0x4(%rsp),%rax
  40045e:       c7 44 24 04 00 00 00    movl   $0x0,0x4(%rsp)
  400465:       00 
  400466:       48 83 c0 04             add    $0x4,%rax
  40046a:       8b 10                   mov    (%rax),%edx

但是，如果我在main()中添加printf:

  400450:       48 83 ec 18             sub    $0x18,%rsp
  400454:       bf 84 06 40 00          mov    $0x400684,%edi
  400459:       31 c0                   xor    %eax,%eax
  40045b:       48 89 e6                mov    %rsp,%rsi
  40045e:       c7 04 24 01 00 00 00    movl   $0x1,(%rsp)
  400465:       c7 44 24 04 00 00 00    movl   $0x0,0x4(%rsp)
  40046c:       00 
  40046d:       e8 ae ff ff ff          callq  400420 <printf@plt>
  400472:       48 8d 44 24 fc          lea    -0x4(%rsp),%rax
  400477:       be 05 00 00 00          mov    $0x5,%esi
  40047c:       48 83 c0 04             add    $0x4,%rax
  400480:       8b 10                   mov    (%rax),%edx

具体来说(在printf版本中)，这两个指令填充todo数组

  40045e:       c7 04 24 01 00 00 00    movl   $0x1,(%rsp)
  400465:       c7 44 24 04 00 00 00    movl   $0x0,0x4(%rsp)

这在非printf版本中明显缺失，由于某种原因，它只分配了第二个元素:

  40045e:       c7 44 24 04 00 00 00    movl   $0x0,0x4(%rsp)