為什么優化打破了這個C代碼？

Question

有誰知道為什么-O2打破了這段代碼？ 我懷疑它是gcc中的一個錯誤，因為它可以在不同平台和不同版本的gcc上正常工作。 但是，代碼也可能包含一些我不知道的特性。 誰能開導我？

這是代碼，它是可變數量的嵌套循環的實現，產生所有可能的組合。 預期的產出是

100 1
010 2
001 4
110 3
101 5

和破碎的版本報告

100 1
010 2
001 4
100 1
010 2

代碼是：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int nmax = 5; // finish after 5 combinations
    int n = 3;    // three elements
    int *out = (int*) calloc(nmax, sizeof(int)); 
    int *cnt = (int*) calloc(n, sizeof(int)); // declaring volatile solves the problem. But why ?
    int il, nl, i = 0;
    for (nl=1; nl<=n; nl++)
    {
        for (il=0; il<nl; il++) cnt[il] = 0;
        cnt[nl-1] = -1;
        while ( cnt[0]<n-nl )
        {
            for (il=nl-1; il>=0; il--)
            {
                if ( ++cnt[il] < n-nl+il+1 ) break;
                cnt[il] = 0;
            }
            for (il=1; il<nl; il++)
            {
                if ( cnt[il] <= cnt[il-1] ) cnt[il] = cnt[il-1]+1;
            }
            for (il=0; il<nl; il++) out[i] |= 1<<cnt[il];
            if ( ++i >= nmax ) break;
        }
        if ( i >= nmax ) break;
    }
    for (i=0; i<nmax; i++)
    {
       for (il=0; il<n; il++) printf("%d", out[i]&(1<<il) ? 1 : 0);
       printf("\t%d\n", out[i]);
    }
    free(cnt);
    free(out);
    return 0;
 }

Answer 1

您應該發布您正在使用的gcc版本，目標以及您正在使用的確切命令行的詳細信息。 另外，發布GCC生成的程序集（例如，使用-S選項）會很有幫助。

我猜測編譯器錯誤地將cnt[0]從while循環控制表達式中提升出來。 以下修改（將模擬提升機）產生不正確的輸出：

// ...

for (nl=1; nl<=n; nl++)
{
    int tmp;                            // <== new line
    for (il=0; il<nl; il++) cnt[il] = 0;
    cnt[nl-1] = -1;
    tmp = cnt[0];                       // <== new line
    while ( /*cnt[0] */ tmp <n-nl )     // modified
    {
        for (il=nl-1; il>=0; il--)

// ...

當然，這只是猜測 - 獲取所請求的詳細信息會更有趣，因此可以檢查生成的代碼。