clang 可以在编译时警告未定义的行为吗？

Question

#include <iostream>

int main()
{
    int n = -1000;
    for (int i(0); i != n; ++i)
    {
    }
}

在 gcc 中，在编译时会捕获以下错误：

main.cpp:6:5: warning: iteration 2147483647u invokes undefined behavior [-Waggressive-loop-optimizations]

     for (int i(0); i != n; ++i)

Clang 的-fsanitize=undefined 是一种运行时机制。 clang 的编译时等价物是什么？

Answer 1

标准中经常这样描述未定义的行为，因为编译器很难在所有情况下都检查这一点。

您只是遇到了一种由 GCC 而不是 Clang 处理的情况。如果您查看，您将能够找到由一个编译器而不是另一个编译器处理的案例。那是因为它们不是同一个编译器，并且它们执行的分析不同。

Answer 2

Clang 还不能捕捉到这个，至少不能作为编译的一部分（我没有检查过 clang 静态分析器，如果它也不能，请提交一个错误）。

GCC 已决定可以从优化器的中间发出警告：

$ g++ -Waggressive-loop-optimizations a.cc
$ g++ -Waggressive-loop-optimizations a.cc -O2
a.cc: In function ‘int main()’:
a.cc:6:5: warning: iteration 2147483647u invokes undefined behavior [-Waggressive-loop-optimizations]
     for (int i(0); i != n; ++i)
     ^
a.cc:6:5: note: containing loop

这实际上非常棘手并且可能很挑剔。 clang 开发人员认为，根据优化级别更改您发出的警告是不好的行为，我们认为用户不会期望在 -O0 构建时会错过警告，或者在几天后进行发布构建时会发现新的错误。其次，优化器的设计方式是，它可以在任何时间点保留程序的一种表示形式，并将其从说一件事转换为另一件事，而不保留它所做的事情与原始代码中的内容的历史记录。这个LLVM blog article 谈到了这个问题。 Clang 的警告建立在 clang 的 AST 之上，该 AST 具有原始源代码的完整表示，包括模板和宏历史记录，因此我们始终可以指向正确的代码并过滤诸如“是否为模板参数”之类的属性。

也许可以将它添加到 clang，我只考虑了 30 秒后还没有找到一种有效的方法来做到这一点。问题是我们愿意花更多的时间在优化器中证明事情，而不是作为警告生成的一部分。我们不想支付两次编译时间。另一方面，静态分析器没有这个限制，并且很乐意做非常昂贵的工作来发现你的错误。

最后，您提出问题的方式听起来像是您认为 clang 在编译时捕获或没有捕获所有未定义的行为。我们确实有效地捕获了as much as we can，并为尽可能多的其余部分提供了动态检查器，但是 gcc 和 clang 都不会承诺在编译时或运行时捕获所有未定义的行为。它太多了，并且没有列出所有内容（有些操作在标准中明确是 UB，有些是 UB，因为标准未能定义行为是什么！）。