Всегда ли (p + x) -x приводит к p для указателя p и целому числу x в gcc linux x86-64 C ++

;; Function int* add(int*, long long int) (null)
;; enabled by -tree-original

return <retval> = p;


;; Function int* visible_UB() (null)
;; enabled by -tree-original
{
  static int arr[100];

    static int arr[100];
  return <retval> = (int *) &arr;
}

Это из проводника компилятора Годболта с gcc8.3 с -O0.

Вывод asm x86-64 просто:

; g++8.3 -O0 
add(int*, long long):
    mov     QWORD PTR [rsp-8], rdi
    mov     QWORD PTR [rsp-16], rsi    # spill args
    mov     rax, QWORD PTR [rsp-8]     # reload only the pointer
    ret
visible_UB():
    mov     eax, OFFSET FLAT:_ZZ10visible_UBvE3arr
    ret

-O3 вывод, конечно, просто mov rax, rdi

gcc4.9 и более ранние версии выполняют эту оптимизацию только на более позднем проходе, а не в -O0 : дамп дерева все еще включает в себя вычитание, а асм x86-64 равен

# g++4.9.4 -O0
add(int*, long long):
    mov     QWORD PTR [rsp-8], rdi
    mov     QWORD PTR [rsp-16], rsi
    mov     rax, QWORD PTR [rsp-16]
    lea     rdx, [0+rax*4]            # RDX = x*4 = x*sizeof(int)
    mov     rax, QWORD PTR [rsp-16]
    sal     rax, 2
    neg     rax                       # RAX = -(x*4)
    add     rdx, rax                  # RDX = x*4 + (-(x*4)) = 0
    mov     rax, QWORD PTR [rsp-8]
    add     rax, rdx                  # p += x + (-x)
    ret

visible_UB():       # but constants still optimize away at -O0
    mov     eax, OFFSET FLAT:_ZZ10visible_UBvE3arr
    ret

. согласовать с выводом -fdump-tree-original:

return <retval> = p + ((sizetype) ((long unsigned int) x * 4) + -(sizetype) ((long unsigned int) x * 4));

Если x*4 переполнится, вы все равно получите правильный ответ. На практике я не могу придумать, как написать функцию, которая бы приводила к тому, что UB вызывает заметное изменение поведения.

Как часть большой функции, компилятору будет разрешено выводить некоторую информацию о диапазоне, например, p[x] является частью того же объекта, что и p[0] , поэтому чтение памяти в между / out, что разрешено и не будет segfault. например разрешить автоматическую векторизацию цикла поиска.

Но я сомневаюсь, что gcc даже ищет это, не говоря уже об этом.

(Обратите внимание, что заголовок вашего вопроса был специфичен для gcc, нацеленного на x86-64 в Linux, не о том, безопасны ли подобные вещи в gcc, например, если сделано в отдельных утверждениях. Я имею в виду, да, вероятно, безопасно на практике , но не будет оптимизирован почти сразу после разбора. И определенно не о C ++ в целом.)

Я настоятельно рекомендую не делать это. Используйте uintptr_t для хранения значений, похожих на указатели, которые не являются действительными указателями. как вы делаете в обновлениях к своему ответу по расширению gcc для C ++ для ненулевого распределения указателей массива? .