for 循环中的奇怪行为 - 一个错误？

Question

我正在 Windows 7 计算机上使用 Visual Studio 2012，当尝试运行以下代码片段（在 x64 模式下使用默认 VC11 C++ 编译器编译）时，断言失败，这意味着永远不会进入内部循环：

void loopTest1()
{
    const unsigned int k = 1;

    for (int m=0; m<3; ++m)
    {
        int acc = 0;

        for (int n=m-k; n<=m+k; ++n)
        {
            if (n<0 || n>=3) continue;

            ++acc;
        }

        assert (acc>0);

        cout << "acc: " << acc << endl;
    }
}

现在我更改内循环的结束条件：

void loopTest2()
{
    const unsigned int k = 1;

    for (int m=0; m<3; ++m)
    {
        int acc = 0;

        int l = m+k; // this line was added
        for (int n=m-k; n<=l; ++n) // m+k was replaced by l
        {
            if (n<0 || n>=3) continue;

            ++acc;
        }

        assert (acc>0);

        cout << "acc: " << acc << endl;
    }
}

然后我得到了正确的结果：

acc: 2
acc: 3
acc: 2

当我用硬编码 1 替换

const unsigned int k

时，它也有效：

void loopTest3()
{
    //const unsigned int k = 1;

    for (int m=0; m<3; ++m)
    {
        int acc = 0;

        for (int n=m-1; n<=m+1; ++n) //replaced k with 1
        {
            if (n<0 || n>=3) continue;

            ++acc;
        }

        assert (acc>0);

        cout << "acc: " << acc << endl;
    }
}

编译器是否执行了一些错误的优化？ 或者是否有任何具体原因，为什么第一种情况下的行为至少是意外的？

Answer 1

您的

int m

将晋升为

unsigned int

。在第一个循环中，这意味着

m-k

等于-1作为无符号值，这是最大的无符号值并且明显大于

m+k

（当比较

n

时，它会被提升）。从长远来看，您最终会得到

n

是 -1 的无符号表示，而

m+k

是 1。当然，当您将 -1 无符号存储到有符号整数中时，它会溢出，并且在技术上是未定义的行为。它很可能保持其 -1 表示，然后提升回最大无符号值。

以下是第一次迭代的总结：

迭代 1：
米：0
k：1u
n=m-k: -1u = max uint, 存储为signed int
m+k: 1u
n<=m+k --> 最大单位 <= 1u

在第二个示例中，与其他有符号整数相比，

n

不会被提升，并且它比较两个有符号整数。在你的第三个中，没有任何内容是未签名的。