为什么c++应用程序可能不正确地计算表达式？

Question

当我写这个问题的时候，我突然意识到，由于嵌入式和非嵌入式应用程序的构建，我们可能会使用两个版本的Qt。我们都在使用gcc version 4.5.2 (Ubuntu/Linaro 4.5.2-8ubuntu4)。我的构建环境是：

QMake version 2.01a
Using Qt version 4.7.3 in /usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.7.3/lib

至少我的一个同事正在使用：

QMake version 2.01a
Using Qt version 4.7.2 in /usr/lib

我的两个同事在开发使用我的计算库的独立应用程序时遇到了问题。我们的主应用程序和我的独立单元测试应用程序工作得很好，并且我的调查没有发现我的代码有任何问题。我的结论是，构建环境或编译器肯定存在一些基本问题，因为在这两种情况下，我们都隔离了不稳定/非标准的行为。我隔离的案例如下：

void className::functionName(float newDeltaTime)
{
    float zero_ = 0;
    std::cout << "newDeltaTime: " << newDeltaTime << std::endl;
    std::cout << "zero_: " << zero_ << std::endl;
    std::cout << "newDeltaTime > zero_: " << (newDeltaTime > zero_) << std::endl;
    std::cout << "newDeltaTime > zero_: " << (newDeltaTime > zero_) << std::endl;
    std::cout << "newDeltaTime > zero_: " << (newDeltaTime > zero_) << std::endl;
...

这将输出以下内容：

newDeltaTime: 0.2
zero_: 0
newDeltaTime > zero_: 0
newDeltaTime > zero_: 1
newDeltaTime > zero_: 1

使用gdb (由QtCreator运行)，我们可以在每一行看到正确的、未损坏的变量值。这就是我真正感到奇怪的地方。调试器显示的变量没有任何更改，但是完全相同的表达式第二次会产生不同的值。

最初，我有一些错误检查，说if(newDeltaTime > 0) { //do something } else { //log and throw }和我的老板向我展示了抛出值为0.2的异常的代码(如上所示)。我找不到问题所在。当我添加日志时，代码开始工作，但我注意到日志具有不正确的布尔表达式值。最后，我考虑多次记录该表达式，得到上面所示的输出。

我感觉地面不稳--是什么导致了这种情况的发生？一切编译都没有错误，如果我们计算表达式两次，并第二次使用结果，那么它似乎工作得很好。我熟悉可能发生单事件干扰时的投票逻辑(空间辐射命中电路和妥协逻辑)，但我不寒而栗地认为这里有必要……

Answer 1

什么会导致这种情况发生？

我唯一能想到的就是

• 正在使用的编译器(标头)和堆栈之间不匹配。
• 损坏堆栈的信号处理代码

如果您列出的输出总是可重复的，那么第二个原因不可能是它，只剩下第一个原因。

如果您在未优化的代码中观察到这种行为，我将采用的方法是:在GDB中的第一个std::cout << "newDeltaTime > zero_: " <<...行上设置一个断点，并验证在执行该行之后，newDeltaTime不再是0.2。再次重新运行，这一次使用watch *(float*)&newDeltaTime设置一个GDB观察点，并准确地查看值被破坏的位置(可能是libstdc++中的某个地方)。

如果您只在优化代码中观察到这一点，事情就会变得更加棘手，您需要了解ABI和调用约定，然后才能有效地对其进行调试。