c++ - for 循环中的奇怪行为 - 一个错误？

Question

我在 Windows 7 机器上使用 Visual Studio 2012，当尝试运行以下代码片段(使用 x64 模式下的默认 VC11 C++ 编译器编译)时，断言失败，这意味着内部循环永远不会输入:

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;
    }
}

现在我改变内循环的结束条件:

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;
    }
}

然后我得到正确的结果:

acc: 2
acc: 3
acc: 2

当我用硬编码的 1 替换 const unsigned int k 时，它也可以工作:

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？ 或者有什么具体原因，为什么第一种情况的行为至少是出乎意料的？

Answer 1

您的 int m 将被提升为 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 n 进行比较，它得到提升)。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，当您存储 -1 无符号时变成有符号整数，它会溢出并且在技术上是未定义的行为。它最有可能保持其 -1 表示，然后被提升回最大无符号值。

以下是第一次迭代的总结:

Iteration 1:
m: 0
k: 1u
n=m-k: -1u = max uint, stored into signed int
m+k: 1u
n<=m+k --> max uint <= 1u

在您的第二个示例中，n 与另一个有符号整数进行比较时不会提升，它会比较两个有符号整数。在你的第三个中，没有什么是未签名的。