C++의 "시간 여행" 분석: 이전 코드에 영향을 미치는 정의되지 않은 동작의 실제 예

C++에서 정의되지 않은 동작의 영향 이해

C++의 정의되지 않은 동작은 정의되지 않은 동작이 발생한 후 수행되는 코드에 자주 영향을 미치고 예측할 수 없는 프로그램 실행을 유발할 수 있습니다. 그러나 정의되지 않은 동작은 경우에 따라 "시간을 거슬러 이동"하여 문제가 있는 줄 이전에 실행되는 코드에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 문서에서는 이러한 동작의 가상이 아닌 실제 사례를 조사하여 프로덕션 등급 컴파일러의 정의되지 않은 동작이 어떻게 예상치 못한 결과를 초래할 수 있는지 보여줍니다.

정의되지 않은 동작이 발생하기 전에 코드가 비정상적인 동작을 나타내는 특정 시나리오를 탐색하여 이 효과가 이후 코드까지 확장된다는 개념에 의문을 제기합니다. 이러한 그림은 부정확하거나 출력이 없는 등 눈에 띄는 결과에 중점을 두고 C++에서 정의되지 않은 동작의 복잡성을 간략하게 보여줍니다.

C++의 정의되지 않은 동작에 대한 광범위한 조사

기능을 나누어서 foo3(unsigned y, unsigned z) 첫 번째 스크립트에서 0으로 정의되지 않은 동작을 설명하고 싶습니다. bar() 프로그램을 즉시 종료하기 전에 "Bar 호출됨"을 인쇄하는 함수에 의해 호출됩니다. std::exit(0). 다음 줄은, a = y % z, 모듈러스 연산을 수행하기 위한 것입니다. z 0이면 정의되지 않은 동작을 생성합니다. 정의되지 않은 동작이 발생하는 상황을 모방하기 위해 foo3 정의되지 않은 동작이 발생하기 전에 실행되는 것처럼 보이는 코드의 실행에 영향을 미칩니다. std::exit(0) 안에서 호출된다 bar(). 이 방법은 문제가 있는 라인에 도달하기 전에 프로그램이 갑자기 종료될 경우 어떻게 예외가 발생할 수 있는지를 보여줍니다.

두 번째 스크립트는 다소 다른 전략을 채택하여 내부에서 정의되지 않은 동작을 시뮬레이션합니다. bar() 널 포인터 역참조를 사용하는 방법. 충돌을 유발하기 위해 다음 줄을 포함합니다. (volatile int*)0 = 0 여기. 이는 왜 사용이 중요한지 보여줍니다. volatile 컴파일러가 최적화를 통해 중요한 작업을 제거하는 것을 방지합니다. bar()를 한 번 더 사용한 후 함수는 foo3(unsigned y, unsigned z) 모듈러스 연산을 시도합니다 a = y % z. 전화로 foo3(10, 0), main 함수는 의도적으로 정의할 수 없는 동작을 유발합니다. 이 예는 정의되지 않은 동작으로 인해 발생하는 "시간 여행"의 구체적인 예를 제공하며, 이것이 프로그램의 계획된 실행 흐름을 어떻게 방해하고 프로그램이 종료되거나 예기치 않게 동작하도록 유도할 수 있는지 보여줍니다.

#include <iostream>
void bar() {
    std::cout << "Bar called" << std::endl;
    std::exit(0);  // This can cause undefined behaviour if not handled properly
}
int a;
void foo3(unsigned y, unsigned z) {
    bar();
    a = y % z;  // Potential division by zero causing undefined behaviour
    std::cout << "Foo3 called" << std::endl;
}
int main() {
    foo3(10, 0);  // Triggering the undefined behaviour
    return 0;
}

#include <iostream>
int a;
void bar() {
    std::cout << "In bar()" << std::endl;
    // Simulate undefined behaviour
    *(volatile int*)0 = 0;
}
void foo3(unsigned y, unsigned z) {
    bar();
    a = y % z;  // Potentially causes undefined behaviour
    std::cout << "In foo3()" << std::endl;
}
int main() {
    foo3(10, 0);  // Triggering undefined behaviour
    return 0;
}

정의되지 않은 동작 및 컴파일러 최적화 검토

C++의 정의되지 않은 동작에 대해 이야기할 때 컴파일러 최적화를 고려해야 합니다. 공격적인 최적화 기술은 생성된 코드의 효율성과 성능을 높이기 위해 GCC 및 Clang과 같은 컴파일러에서 사용됩니다. 이러한 최적화가 유리하더라도 특히 정의되지 않은 동작이 관련된 경우 예상치 못한 결과가 발생할 수 있습니다. 예를 들어 컴파일러는 정의되지 않은 방식으로 동작하지 않는다는 이유로 명령어를 재배열, 제거 또는 결합할 수 있습니다. 이로 인해 이해되지 않는 이상한 프로그램 실행 패턴이 발생할 수 있습니다. 이러한 최적화는 정의되지 않은 동작이 정의되지 않은 작업 이전에 수행된 코드에 영향을 미치는 것처럼 보이는 "시간 여행" 효과를 유발하는 의도하지 않은 결과를 초래할 수 있습니다.

다양한 컴파일러와 해당 버전이 정의되지 않은 동작을 처리하는 방식은 흥미로운 기능 중 하나입니다. 컴파일러의 최적화 전략은 고급화됨에 따라 변경되며, 이로 인해 정의되지 않은 동작이 나타나는 방식이 달라집니다. 예를 들어 정의되지 않은 동일한 작업의 경우 특정 버전의 Clang은 이전 버전이나 이후 버전과 다르게 코드 조각을 최적화하여 관찰 가능한 동작이 다를 수 있습니다. 이러한 미묘함을 완전히 파악하려면 컴파일러의 내부 작업과 최적화가 사용되는 특정 상황을 면밀히 조사해야 합니다. 결과적으로 정의되지 않은 동작을 조사하면 더 안전하고 예측 가능한 코드를 개발하는 것은 물론 컴파일러 설계 및 최적화 기술의 기본 원칙을 이해하는 데 도움이 됩니다.

불확실한 행위에 대한 조사 종료

C++에서 정의되지 않은 동작을 분석하면 컴파일러 최적화로 인해 예상치 못한 놀라운 프로그램 결과가 어떻게 발생할 수 있는지 보여줍니다. 이 그림은 잘못된 코드 줄 이전에도 정의되지 않은 동작이 코드 실행 방법에 예상치 못한 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다. 신뢰할 수 있는 코드를 작성하고 컴파일러 최적화를 효율적으로 사용하려면 이러한 미묘함을 이해하는 것이 필수적입니다. 컴파일러가 변경될 때 이러한 동작을 추적하면 개발자가 문제를 방지하고 보다 안정적이고 일관된 소프트웨어를 생성할 수 있습니다.