Question

#include <stdint.h>
#include <iostream>

using namespace std;

uint32_t k[] = {0, 1, 17};

template <typename T>
bool f(T *data, int i) {
    return data[0] < (T)(1 << k[i]);
}

int main() {
    uint8_t v = 0;
    cout << f(&v, 2) << endl;
    cout << (0 < (uint8_t)(1 << 17)) << endl;
    return 0;
}

g++ a.cpp && ./a.out
1
0

为什么我会得到这些结果？

Answer 1

看起来gcc会逆转这一转变并将其应用到另一方，我猜这是一个错误。

在C（而不是C ++）中，同样的事情发生了，C转换为asm更容易阅读，所以我在这里使用C;我还减少了测试用例（删除模板和k数组）。 foo（）是原始的buggy f（）函数，foo1（）是foo（）与gcc一样但不应该的行为，bar（）显示除了指针读取之外的foo（）应该是什么样的。

我是64位的，但32位除了参数处理和找到k之外是相同的。

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

uint32_t k = 17;
char foo(uint8_t *data) {
    return *data < (uint8_t)(1<<k);
/*
with gcc -O3 -S: (gcc version 4.7.2 (Debian 4.7.2-5))
    movzbl  (%rdi), %eax
    movl    k(%rip), %ecx
    shrb    %cl, %al
    testb   %al, %al
    sete    %al
    ret
*/
}
char foo1(uint8_t *data) {
    return (((uint32_t)*data) >> k) < 1;
/*
    movzbl  (%rdi), %eax
    movl    k(%rip), %ecx
    shrl    %cl, %eax
    testl   %eax, %eax
    sete    %al
    ret
*/
}
char bar(uint8_t data) {
    return data < (uint8_t)(1<<k);
/*
    movl    k(%rip), %ecx
    movl    $1, %eax
    sall    %cl, %eax
    cmpb    %al, %dil
    setb    %al
    ret
*/
}

int main() {
    uint8_t v = 0;
    printf("All should be 0: %i %i %i\n", foo(&v), foo1(&v), bar(v));
    return 0;
}

Answer 2

如果int长度为16位，则表示您遇到了未定义的行为，结果为“正常”。

将N位整数向左或向右移动N位或更多位会导致未定义的行为。

由于这种情况发生在32位整数中，这是编译器中的一个错误。

Answer 3

以下是更多数据点：

基本上，它看起来像gcc优化（即使在-O标志关闭且-g打开时）：

    [variable] < (type-cast)(1 << [variable2])

到

    ((type-cast)[variable] >> [variable2]) == 0

和

    [variable] >= (type-cast)(1 << [variable2])

到

    ((type-cast)[variable] >> [variable2]) != 0

其中[variable]需要是数组访问。

我想这里的优点是它不必将文字1加载到寄存器中，这样可以节省1个寄存器。

以下是数据点：

将1更改为数字＆gt; 1强制它实现正确的版本。
将任何变量更改为文字强制它实现正确的版本
将[variable]更改为非数组访问会强制它实现正确的版本
[变量]＆gt; （type-cast）（1＆lt;＆lt; [variable2]）实现正确的版本。

我怀疑这都是试图保存寄存器。当[variable]是数组访问时，它还需要保留索引。有人可能认为这很聪明，直到它错了。

使用错误报告http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=56051

中的代码

    #include <stdio.h>

    int main(void)
    {
        int a, s = 8;
        unsigned char data[1] = {0};

        a = data[0] < (unsigned char) (1 << s);
        printf("%d\n", a);

        return 0;
    }

用gcc -O2 -S

编译

     .globl main
            .type   main, @function
    main:
    leal    4(%esp), %ecx
    andl    $-16, %esp
    pushl   -4(%ecx)
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    pushl   %ecx
    subl    $8, %esp
    pushl   $1                ***** seems it already precomputed the result to be 1
    pushl   $.LC0
    pushl   $1
    call    __printf_chk
    xorl    %eax, %eax
    movl    -4(%ebp), %ecx
    leave
    leal    -4(%ecx), %esp
    ret

只用gcc -S

编译

    .globl main
            .type   main, @function
    main:
    leal    4(%esp), %ecx
    andl    $-16, %esp
    pushl   -4(%ecx)
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    pushl   %ebx
    pushl   %ecx
    subl    $16, %esp
    movl    $8, -12(%ebp)
    movb    $0, -17(%ebp)
    movb    -17(%ebp), %dl
    movl    -12(%ebp), %eax
    movb    %dl, %bl
    movb    %al, %cl
    shrb    %cl, %bl                      ****** (unsigned char)data[0] >> s => %bl
    movb    %bl, %al                              %bl => %al
    testb   %al, %al                              %al = 0?
    sete    %dl
    movl    $0, %eax
    movb    %dl, %al
    movl    %eax, -16(%ebp)
    movl    $.LC0, %eax
    subl    $8, %esp
    pushl   -16(%ebp)
    pushl   %eax
    call    printf
    addl    $16, %esp
    movl    $0, %eax
    leal    -8(%ebp), %esp
    addl    $0, %esp
    popl    %ecx
    popl    %ebx
    popl    %ebp
    leal    -4(%ecx), %esp
    ret

我想下一步是挖掘gcc的源代码。

Answer 4

我很确定我们在这里谈论未定义的行为 - 据我所知，将“大”整数转换为不符合新值大小的较小值是不确定的。 131072绝对不适合uint_8。

虽然查看生成的代码，我会说它可能不太正确，因为它确实“sete”而不是“setb”???这对我来说似乎非常怀疑。

如果我改变表达方式：

return (T)(1<<k[i])  >  data[0];

然后它使用“seta”指令，这是我所期望的。我会做更多的挖掘 - 但似乎有些不对劲。

这是g ++中的错误吗？

4 个答案: