c - 为什么 GCC -O2 和 -O3 优化会破坏这个程序？

Question

我编写了这段 C 代码，用于查找所有整数的总和等于其数字的阶乘之和。在没有任何 GCC 优化标志的情况下完成工作需要一分钟左右的时间，使用 -O1 将时间减少了大约 15-20 秒，但是当我尝试使用 -O2、-O3 或 -Os 时，它陷入了无限循环.

int main()
{
  int i, j, factorials[10];
  int Result=0;

  for(i=0; i<10; i++)
  {
    factorials[i]=1;
    for(j=i; j>0; j--)
    {
      factorials[i] *= j;
    }
  }

  for(i=3; i>2; i++) //This is the loop the program gets stuck on
  {
    int Sum=0, number=i;

    while(number)
    {
      Sum += factorials[number % 10];
      number /= 10;
    }

    if(Sum == i)
      Result += Sum;
  }

  printf("%d\n", Result);  
  return 0;
}

我已经确定 for(i=3; i>2; i++) 是问题的原因。那么显然 i 永远不会小于 2？

这与整数溢出行为未定义的事实有什么关系吗？如果是这样，关于在这些情况下程序究竟发生了什么的更多信息？

编辑:我想我应该提到，我知道编写 for 循环的其他方法，这样它就不会使用溢出(我希望 INT_MAX+1 等于 INT_MIN，即 <2)但这只是一个随机测试，看看会发生什么，我把它贴在这里是为了找出到底发生了什么:)

Answer 1

循环是 for (i = 3; i > 2; i++) 并且没有 break 语句或其他退出条件。

最终 i 将达到 INT_MAX 然后 i++ 将导致整数溢出，从而导致未定义的行为。

可能 Sum 或 Result 也会先于 i 溢出。

当保证程序触发未定义行为时，程序的整个行为都是未定义的。

gcc 以积极优化触发 UB 的路径而闻名。您可以检查汇编代码以查看您的情况到底发生了什么。也许 -O2 和更高的情况删除了循环结束条件检查，但 -O1 将其保留在那里并“依赖” INT_MAX + 1导致 INT_MIN。