在无法到达的路径上具有未定义行为的程序的行为是否已定义？ [复制]

Question

考虑

void swap(int* a, int* b)
{
    if (a != b){
        *a = *a ^ *b;
        *b = *a ^ *b;
        *a = *a ^ *b;
    }   
}

int main()
{
    int a = 0;
    int b = 1;
    swap(&a, &b); // after this b is 0 and a is 1
    return a > b ? 0 : a / b;
}

swap 试图欺骗编译器使其不优化程序。

是否定义了该程序的行为？ a / b 永远无法访问，但如果是，那么您将得到除以零。

Answer 1

没有必要基于任何给定代码结构或实践的有用性，也没有必要基于任何关于 C++ 的内容，无论是在其标准中还是在另一个 SO 答案中，无论 C++ 的定义有多么相似.要考虑的关键是C's definition of undefined behavior：

行为，使用不可移植或错误的程序构造或 错误数据，本国际标准对此没有规定 要求

（C2011，3.4.3/1；强调）

因此，未定义的行为是临时触发的（“在使用”构造或数据时），而不仅仅是存在。^* 这对于数据引起的未定义行为是一致的，并且源于程序结构；那里的标准不必是一致的。正如另一个答案所描述的，这种“使用时”定义是一个很好的设计选择，因为它允许程序避免执行与错误数据相关的未定义行为。

另一方面，如果一个程序确实执行了未定义的行为，那么根据标准的定义，程序的整个行为都是未定义的。这种随之而来的不确定性是一种更普遍的类型，因为与错误数据或构造直接关联的 UB 原则上可能包括改变程序其他部分的行为，甚至是追溯性的（或显然如此）。当然，可能发生的事情有语言外的限制 - 所以不，鼻恶魔实际上不会出现 - 但这些并不一定像人们想象的那样强大。

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^* 警告：某些程序结构在翻译时使用。这些在程序翻译中产生 UB，导致程序的每次执行都具有完全未定义的行为。举一个有点愚蠢的例子，如果您的程序源代码没有以未转义的换行符结尾，那么程序的行为是完全未定义的（参见C2011, 5.1.1.2/1，第 2 点）。

Answer 2

未计算的表达式的行为与程序的行为无关。如果对表达式求值，则未定义的行为与程序的行为无关。

如果是这样，那么这段代码将毫无用处：

if (p != NULL)
    …; // Use pointer p.

（您的 XOR 可能具有未定义的行为，因为它们可能会产生陷阱表示。您可以通过将对象声明为易失性来破坏此类学术示例的优化。如果对象是易失性的，则 C 实现无法知道其值是否可能会因外部手段而改变，因此每次使用对象都需要实现读取其值。）

Answer 3

一般来说，如果执行会调用未定义行为的代码，如果不执行，则一定不会产生任何影响。然而，在少数情况下，现实世界的实现可能会以相反的方式表现并拒绝生成虽然不违反约束但不可能以定义的行为执行的代码。

extern struct foo z;

int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc > 2) z;
    return 0;
}

根据我对标准的阅读，它明确将不完整类型上的左值转换描述为调用未定义行为（除其他外，尚不清楚什么实现可以为此类事物生成代码），因此标准不会对行为施加任何要求如果argc 是 3 或更多。但是，如果argc 为 2 或更少，我无法确定标准中上述代码会违反的任何约束，也没有任何理由不应该完全定义行为。尽管如此，包括 gcc 和 clang 在内的许多编译器都完全拒绝上述代码。