Удивительное рядом, но оно не определено

[spamsink]

Задачка для оптимизирующих программистов (по крайней мере на C++)

В предположении, что компилятор делает все разрешенные стандартом оптимизации, что будет (если будет) напечатано в результате выполнения следующего участка кода (обвязку пишите сами):

    int *p = (int*)malloc(4);
    int *q = (int*)realloc(p, 4);
    *p = 1;
    *q = 2;
    if (p == q) {
        printf("%d %d\n", *p, *q);
    }

Comments

[yigal_s]

Строго говоря, будет всё что угодно в пределах возможностей компьютера.

Хм

[krakozabr.livejournal.com]

Я не оптимизирующий программист.

Но доступные мне (различные) компиляторы делали одно и то же:

2 2

[b0p0h0k.livejournal.com]

Не вижу причин для не "2 2".

Оговорка: я не сильно много знаю про xx-rated C, так что глядел на это в парадигме C.

[archaicos.livejournal.com]

Жулики. Комитетчики и компиляторщики. UB со всеми вытекающими.

Кстати, ролик вышел некоторое время назад (блин, там столько вывалили! смотреть - не пересмотреть), можно было не ходить, а смотреть тюбик в халате и тапках, попивая чай.

[febb.livejournal.com]

Наверное realloc оставит всё как есть.
Тогда программа напечатает: "2 2\n"

[febb.livejournal.com]

Интересно что с оптимизацией оно напечатало "1 2\n"
Забавно)

[yurikhan]

Отыгрываю Omniscient Omnipotent Lawful Evil компилятор. Предполагаю sizeof(int) ≤ 4, иначе всё ещё интереснее.

В первой строчке malloc может вернуть nullptr, если памяти нет, или ненулевой указатель на область памяти не менее 4 байт.

Во второй строчке realloc может вернуть (a) nullptr, если p == nullptr и памяти всё ещё нет; (b) указатель p; или же (c) указатель, отличный от p, если реализация стандартной библиотеки не связана ограничением делать все разрешённые оптимизации. В последнем случае указатель p становится невалидным.

В третьей строчке делается разыменование указателя p без проверки, что он не нулевой и валидный, варианты (a) и (c) ведут к UB.

В качестве разрешённой оптимизации предполагаем, что UB не происходит — память всегда есть, а realloc не реаллочит по пустякам. Далее везде считаем, что p == q.

Раз p == q, то запись единицы в третьей строке избыточна. Выоптимизируем её.

В четвёртой строке пишем двойку, если escape-анализ покажет, что значение указателя p или q куда-то выходит из рассматриваемого фрагмента. Если же не выходит, то никто не может легально получить доступ к этой памяти, поэтому запись в память тоже выоптимизируем, а в следующих трёх строчках будем делать вид, что записали.

В пятой строке проверку пропустим, поскольку в рамках сделанных уже предположений условие всегда истинно.

В шестой строке память не читаем. Используем тот факт, что мы только что сделали вид, что записали туда двойку, а переменная не volatile. Форматную строку "%s %s\n" в объектник не пишем, поскольку результат форматирования известен на этапе компиляции. Вызов printf заменяем на puts("2 2\n").

[spamsink]

Вот именно! Потому что имеет право. Теперь дело лишь за тем, чтобы объяснить, почему имеет право.

[spamsink]

Канва рассуждения правильная, но некоторые детали отсутствуют, поэтому вывод неправильный. На самом деле будет "1 2\n", как уже получилось у febb выше.

[spamsink]

Это мы знаем, что формально там есть UB, а компилятор этого не знает, и стандарт ему говорит думать про другое, отсюда и все лулзы.

[spamsink]

Очень может быть, что и в режиме какого-нибудь нового С оптимизация будет та же, и получится "1 2". Вопрос для размышления: что именно разрешает компилятору так сделать?

Re: Хм

[spamsink]

Внизу febb пишет, что уже доступен компилятор, делающий подразумеваемую оптимизацию ("1 2").

[spamsink]

Нет, если оптимизации будут выполнены, то всё undefined behavior будет ликвидировано.

[yigal_s]

Мммм... Позволю себе не согласиться.

Стандарт (да благословит его Аллах) не определяет что такое "оптимизации" и как именно эти оптимизации делаются. Применение оптимизации не меняет наличия или отсутствия UB.

[spamsink]

Стандарт определяет, что такое UB (и не только это). А компилятор имеет право упрощать код так, чтобы он был эквивалентен исходному тексту во всех случаях, не приводящих к UB. В предположении максимума оптимизаций это значит, что UB в выполняемом коде не останется.

[janatem.livejournal.com]

Придумал только такой вариант, который требует извращенного оптимизатора, который «ошибается» в предположениях. Он знает, что размер для realloc() такой же, как у заведенного ранее указателя, поэтому (вообще говоря, ошибочно (?)) предполагает, что realloc() не перемещает указатель. Тогда (корректный вывод) будет выполнено условие p == q, и if можно выбросить. Правда, еще придется предположить, что первый malloc() никогда не возвратит NULL, это уж не знаю, почему может быть (например, оптимизатор заметит, что указатели нигде далее налево не ходят, поэтому можно заменить аллокацию в куче на аллокацию на стеке). Но в реальном запуске выясняется, что (1) оптимизатор ошибся в первом предположении, (2) после освобождения p страница не сдохла, поэтому его можно разыменовывать без сегфолта. Поэтому печатается "1 2".

[yigal_s]

компилятор не "упрощает код", в смысле, не упрощает C++ код. Он оптимизирует результат компиляции _исходного_ кода, именно к исходному коду применяется понятие UB. Но это, пожалуй, вопрос философский и я не уверен, есть ли практический смысл его обсуждать.

Но даже если принять вашу позицию, я не понимаю почему выдачу "1 2" вы считаете детерминистическим результом максимальной оптимизации? Почему, скажем, не "2 2"?

[ormuz.livejournal.com]

Strict aliasing rule!

Компилятор может не думать о реаллоке и предпооагает q отдельной областью памяти

[spamsink]

Компилятор, конечно же, упрощает свою intermediate representation, ликвидируя ветки, приводящие к известному UB.
Это можно сравнить с выводом оптимальной по тому или иному критерию булевской функции на основе таблицы истинности, содержащей Х (неизвестное/произвольное значение).
В результате получается функция, результат которой никогда не равен Х, и совпадает с табличным значением для всех булевских значений в таблице.
Выдача "1 2" однозначно следует из информации, доступной компилятору.

[spamsink]

p и q одного типа, поэтому strict aliasing rule не при делах, но направление мысли правильное.

[ormuz.livejournal.com]

Собственно на маллок и реаллок оно, возможно даже и не смотрит - ну какая-то там память, оптимизируя только принтф.

[spamsink]

Если компилятор предполагает, что realloc не перемещает указатель, то он, максимально оптимизируя в соответствии с этим предположением, будет обязан выбросить *p = 1.

[spamsink]

Чтобы получилось "1 2", компилятор должен предположить, что *p и *q обязаны указывать на разные области памяти, безотносительно к их конкретным значениям. Что позволяет компилятору сделать это предположение?

[ormuz.livejournal.com]

realloc возвращает указатель фундаментально отличающийся от q.
С точки зрения стандарта, насколько я понимаю, это как удалить старый обьект, создать новый обьект.

Вероятно, если передать , p и q как параметры, то оптимизировать так уже нельзя

[archaicos.livejournal.com]

Стандарт говорит очень забавно, примерно как «Видишь кролика? Нет? А он есть!». С одной стороны, указатель не меняется, но с другой стороны формально жизнь не очень-то существовавшего объекта прерывается, и формально же указатель перестаёт указывать туда, куда он продолжает указывать. Форменное издевательство!