为什么x86上的整数溢出会导致无限循环？
以下代码在GCC上进入无限循环：
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
int i = 0x10000000;
int c = 0;
do{
c++;
i += i;
cout << i << endl;
}while (i > 0);
cout << c << endl;
return 0;
}
所以这里是交易：有符号的整数溢出在技术上是未定义的行为。 但x86上的GCC使用x86整数指令实现整数运算 - 在溢出时换行。
因此，我预料它会在溢出时进行换行 - 尽管它是未定义的行为。 但事实并非如此。 那么我错过了什么？
我编译这个使用：
~/Desktop$ g++ main.cpp -O2
GCC输出：
~/Desktop$ ./a.out
536870912
1073741824
-2147483648
0
0
0
... (infinite loop)
禁用优化后，不会出现无限循环并且输出正确。 Visual Studio也正确编译这个并给出以下结果：
正确的输出：
~/Desktop$ g++ main.cpp
~/Desktop$ ./a.out
536870912
1073741824
-2147483648
3
以下是其他一些变体：
i *= 2; // Also fails and goes into infinite loop.
i <<= 1; // This seems okay. It does not enter infinite loop.
以下是所有相关的版本信息：
~/Desktop$ g++ -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=g++
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/gcc/x86_64-linux-gnu/4.5.2/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ..
...
Thread model: posix
gcc version 4.5.2 (Ubuntu/Linaro 4.5.2-8ubuntu4)
~/Desktop$
所以问题是：这是GCC中的错误吗？ 还是我误解了GCC如何处理整数算术？
*我也在标记这个C，因为我认为这个bug会在C中重现（我还没有验证过）。
编辑：
这里是循环的组装：（如果我正确地认识到）
.L5:
addl %ebp, %ebp
movl $_ZSt4cout, %edi
movl %ebp, %esi
.cfi_offset 3, -40
call _ZNSolsEi
movq %rax, %rbx
movq (%rax), %rax
movq -24(%rax), %rax
movq 240(%rbx,%rax), %r13
testq %r13, %r13
je .L10
cmpb $0, 56(%r13)
je .L3
movzbl 67(%r13), %eax
.L4:
movsbl %al, %esi
movq %rbx, %rdi
addl $1, %r12d
call _ZNSo3putEc
movq %rax, %rdi
call _ZNSo5flushEv
cmpl $3, %r12d
jne .L5
当标准说它是未定义的行为时，就意味着它。 任何事情都可能发生。 “任何事物”都包括“通常是整数，但偶尔会发生奇怪的事情”。
是的，在x86 CPU上，整数通常会按照您期望的方式包装。 这是这些例外之一。 编译器假定你不会导致未定义的行为，并优化掉循环测试。 如果你真的想环绕，在编译时传递-fwrapv到g++或gcc ; 这会给你定义好的（二进制补码）溢出语义，但会伤害性能。
这很简单：未定义的行为 - 尤其是优化（ -O2 ）打开 - 意味着任何事情都可能发生。
您的代码表现为（您）没有-O2开关的期望。
顺便说一下，icl和tcc的效果很好，但你不能依赖这样的东西......
据此，gcc优化实际上利用了有符号的整数溢出。 这意味着“错误”是由设计决定的。
这里需要注意的重要一点是C ++程序是为C ++抽象机器编写的（通常通过硬件指令来模拟）。 您正在编译x86的事实与这种未定义的行为完全无关。
编译器可以自由使用未定义行为的存在来改进其优化（通过从循环中删除条件，如本例中所示）。 除了要求机器代码在执行时产生C ++抽象机器所要求的结果之外，在C ++级别构造和x86级别机器代码构造之间没有保证或甚至是有用的映射。
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