编译器优化使程序崩溃答案

【问题标题】：Compiler optimization makes program crash编译器优化使程序崩溃
【发布时间】：2012-07-10 13:12:00
【问题描述】：

我正在用 C++/Qt 编写一个包含图形文件解析器的程序。我使用g++ 编译项目。

在开发过程中，我不断比较不同编译器标志与优化和调试信息以及 Qt 的调试标志（打开/关闭 qDebug() 和 Q_ASSERT()）之间的低级解析器层的性能。

现在我面临一个问题，唯一正常运行的构建是没有任何优化的构建。所有其他版本，即使是-O1，似乎都以另一种方式工作。它们由于不满足的断言而崩溃，在没有-O... 标志的情况下编译时满足。该代码不会产生任何编译器警告，即使使用 -Wall。

我非常确定我的程序中存在错误，这似乎只有在启用优化后才会有害。问题是：即使在调试程序时也找不到它。解析器似乎从文件中读取了错误的数据。当我运行一些简单的测试用例时，它们运行良好。当我运行一个更大的测试用例（直接从文件读取的图表上的路线计算）时，文件中存在我无法解释的错误读取。

我应该从哪里开始追踪这种未定义行为的问题？ 这种不同的行为可能涉及哪些优化方法？（我可以一个接一个地启用所有标志，但我不知道那么多编译器标志，但-O... 我知道有一个很多，所以这需要很长时间。）一旦我知道错误的类型，我相信我迟早会找到它。

如果您能告诉我哪些编译器优化方法可能适合此类问题，您可以帮我很多。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

您可以从优化版本中禁用一些优化，以帮助更轻松地调试优化版本。

-g -O1 -fno-inline -fno-loop-optimize -fno-if-conversion -fno-if-conversion2 \
  -fno-delayed-branch

这应该会使在调试器中单步执行代码更容易一些。

另一个建议是，如果您的断言没有为您提供有关导致问题的足够信息，您应该考虑添加更多断言。如果您担心性能问题或断言混乱，您可以将它们包装在宏中。这使您可以将调试断言与您最初添加的断言区分开来，以便以后可以从您的代码中禁用或删除它们。

【讨论】：

【解决方案2】：

在优化构建中通常会出现几类错误，而在调试构建中通常不会出现。

未初始化的变量。编译器可以捕获一些但不是全部。查看所有构造函数，查看全局变量。等等。特别是寻找未初始化的指针。在调试版本中，内存被重置为零，但在发布版本中不是。
使用超出范围的临时对象。例如，当您在函数中返回对本地临时的引用时。这些通常在调试版本中起作用，因为堆栈被填充得更多。临时人员往往会在堆栈中存活更长时间。
数组超出了临时变量的写入。例如，如果您在函数中创建一个临时数组，然后在末尾写入一个元素。同样，堆栈在调试中将有额外的空间（用于调试信息）并且您的溢出不会影响程序数据。

【讨论】：

【解决方案3】：

1) 在损坏的版本上使用 valgrind。（就此而言，在工作版本上尝试 valgrind，也许你会很幸运。）

2) 使用“-O1 -g”构建系统并使用 gdb 逐步执行您的程序。崩溃时，哪个变量的值不正确？重新运行您的程序并注意何时写入该变量（或何时未写入且应该写入）。

【讨论】：