【问题标题】:How to force compiler to set a non-zero value to uninitialized variables?如何强制编译器为未初始化的变量设置非零值?
【发布时间】:2015-10-09 13:50:45
【问题描述】:

我在玩C++ value initialization
因此,我打印未初始化的值,以便根据 C++ 标准版本突出显示(取消)初始化。
但是未初始化的值通常传达零值:-(

如果变量尚未初始化,如何高亮显示?
(即,如何告诉编译器为未初始化的变量使用特定值?)

也许这可以使用 magic 用户提供的分配器来完成...


编辑:我下面的 sn-ps 不适用于生产。我只是想检查 C++ 标准的实现(由编译器)关于 uninitialization/value-initialization/zero-initialization/default-initialization 机制。我不想要关于未初始化变量的编译器警告。我不想使用 MemoryCheckers。我只想强调编译器零初始化一些变量,默认初始化一些其他变量并且不对所有其他变量进行初始化。而且这种初始化行为还取决于 C++ 标准的版本。如果您认为最好的方法是使用编译器警告或 MemoryCheckers,请使用以下 sn-ps 提供答案。


如果你已经理解了我的问题,请不要阅读下面的详细尝试。


你可以build/run my first snippet on Coliru

#include <iostream>

struct A  {
  A() {} // user-defined default ctor does not initialize i
  int i;
};

struct B {
  A a;
};

int main()
{
  std::cout << B().a.i << '\n';
    // Results: C++03 -> uninitialized
    //          C++11 -> zero-initialized

  std::cout << B{}.a.i << '\n';
    // Results: C++03 -> Do not compile - B{} is correct since C++11
    //          C++11 -> uninitialized because
    //          DR1301 defines B{} as an aggregate-initialization
}   //          => A is value-initialized using the user-defined ctor

当使用-std=c++03 编译时,执行可能会打印一个零值,但我更喜欢非零值。

0

使用-std=c++11的可能输出

0
1208617840

另一个使用-std=c++11的可能输出

0
-201855824

但是my more advanced snippet 现在对于未初始化的对象B{}.a.i 具有零值:-(

#include <iostream>

struct A {
  A() {} // user-defined ctor does not initialize i
  int i;
};

struct B  {
  A a;
};

int main()
{
  std::cout <<"-----------"<< __cplusplus <<"-----------" "\n";
  std::cout <<"B().a.i            = "<<         B().a.i <<'\n';
  std::cout <<"B{}.a.i            = "<<         B{}.a.i <<'\n';

  int d;
  d = 42;
  std::cout <<"(new(&d) B  )->a.i = "<< (new(&d) B  )->a.i <<'\n';
  d = 42;
  std::cout <<"(new(&d) B())->a.i = "<< (new(&d) B())->a.i <<'\n';
  d = 42;
  std::cout <<"(new(&d) B{})->a.i = "<< (new(&d) B{})->a.i <<'\n';
}

构建/运行输出:

> g++ -std=c++03 -Wall -Wextra -pedantic main.cpp && ./a.out
-----------199711-----------
B().a.i            = 0
(new(&d) B  )->a.i = 42
(new(&d) B())->a.i = 0

> g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic main.cpp && ./a.out
-----------201103-----------
B().a.i            = 0
B{}.a.i            = 0
(new(&d) B  )->a.i = 42
(new(&d) B())->a.i = 0
(new(&d) B{})->a.i = 0

> g++ -std=c++14 -Wall -Wextra -pedantic main.cpp && ./a.out
-----------201402-----------
B().a.i            = 0
B{}.a.i            = 0
(new(&d) B  )->a.i = 42
(new(&d) B())->a.i = 0
(new(&d) B{})->a.i = 0

【问题讨论】:

  • 在运行时无法区分未初始化的变量。
  • 也许你想要像 Clang 的 MemorySanitizer 这样的东西?
  • 一些编译器具有将未初始化内存设置为特殊值的调试选项,但这取决于您使用的编译器。
  • 在调试模式下编译时,编译器可能会为未初始化的值使用特定的值。众所周知,MSVC 这样做是为了让开发人员在通过调试器运行程序时轻松检测未初始化的内存。但它是一个实现细节,反正我真的不知道如何控制它,不知道如何与其他编译器做同样的事情。
  • 请记住,您在这里玩的是海森虫。由于未初始化变量的读取是未定义的行为,并且已知 GCC 会基于定义明确的行为(包括变量的明确使用)的假设进行优化,因此仅尝试直接使用未初始化的变量可能会影响该变量以及其他变量。特别是,众所周知,GCC 会彻底删除涉及未初始化变量的代码。

标签: c++ g++ clang++ compiler-options value-initialization


【解决方案1】:

一种可能的解决方案是使用clang++ 而不是g++

clang++ v3.7 在我的具体情况下突出显示了未初始化的值。

注意:此答案基于 C++ value initialization 自 C++11 以来已更改。值初始化是当括号/大括号为空时:T(); T{}; new T(); new T{};

Coliru 上的 sn-p 下构建/运行

#include <iostream>

struct A
{
  A() {} // ctor does not initialize 'i'
  int i;
};

struct B // implicit ctor
{
  A a;
  int i;
  void set() { a.i = i = 42; }
};

std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const B& b)
{  os <<'\t'<< b.a.i <<'\t'<< b.i;  return os; }

int main()
{
  std::cout <<"----------"<< __cplusplus <<"----------" "\n";

  B b; // used to reset memory for 'placement new'

  b.set(); std::cout <<"new(&b)B   "<< *new(&b)B   <<'\n'; // All uninitialized (in all C++ standards)

  std::cout          <<"       B() "<< B()         <<'\n'; // B::A::i uninitialized in C++03, zero-initialized in C++11
  b.set(); std::cout <<"new(&b)B() "<< *new(&b)B() <<'\n'; // B::i zero-initialized (in all C++ standards)

#if __cplusplus > 2011*100                                 // B{} is aggregate-initialization (DR1301)
  std::cout          <<"       B{} "<< B{}         <<'\n'; // => B::A::i value-initialized
  b.set(); std::cout <<"new(&b)B{} "<< *new(&b)B{} <<'\n'; // => B::i     zero-initialized
#endif
}

构建输出和可能的运行输出

> clang++ --version
clang version 3.7.0 (tags/RELEASE_370/final 246979)
Target: x86_64-unknown-linux-gnu
Thread model: posix

> clang++ -std=c++03 -Wall -Wextra -pedantic main.cpp && ./a.out
----------199711----------
new(&b)B    42      42
       B()  0       0
new(&b)B()  0       0

> clang++ -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic main.cpp && ./a.out
----------201103----------
new(&b)B    42      42
       B()  0       0
new(&b)B()  0       0
       B{}  4196348 0
new(&b)B{}  42      0

> clang++ -std=c++14 -Wall -Wextra -pedantic main.cpp && ./a.out
----------201402----------
new(&b)B    42      42
       B()  0       0
new(&b)B()  0       0
       B{}  4196348 0
new(&b)B{}  42      0

> clang++ -std=c++1z -Wall -Wextra -pedantic main.cpp && ./a.out    
----------201406----------
new(&b)B    42      42
       B()  0       0
new(&b)B()  0       0
       B{}  4196348 0
new(&b)B{}  42      0

【讨论】:

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