与 C 相比，C++ 中无副作用的无限循环的好处是 UB？

Question

在 C++ 中循环为

for(;;) {}

是UB，而不是C？

在 https://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2023/p2809r0.html 中表示这样做有“充分的理由”。有没有简单的例子可以清楚地说明这一点？

Answer 1

如果编译器可以假设所有循环都终止，则不必证明这一点。

如果允许非终止循环，则只有在能够证明终止的情况下才允许编译器执行某些优化，这通常是不可能的，因此它会变成模式识别游戏。为了什么好处？

根本问题是非终止本身是一种副作用。

当且仅当循环终止时，才会观察到循环终止后肯定会发生的任何可观察到的效果，即使循环没有效果. 获取以下代码。

int collatz_conjecture(int i){
    while(i!=1){
        if ((i%2)==0)
            i/=2;
        else
            i=i*3+1;
    }
    return i;
}

int main(){
    collatz_conjecture(10);
    
    return 5;
}

使用 O3，gcc 将其编译为：

collatz_conjecture(int):
        mov     eax, 1
        ret
main:
        mov     eax, 5
        ret

那么，编译器是否证明了 Collatz 猜想才能确定它可以返回

5

？当然不是，它忽略了它。

更有用的例子可以是交错复制。如果你有

loop A
loop B

即使不知道 

A

终止，编译器也可以交错它们。许多矢量化操作都依赖于这个假设。

类似地，在循环之前重新排序一些独立的循环后操作会假定循环将终止。