从函数返回struct时可能存在GCC错误

Question

我相信我在执行O'Neill的PCG PRNG时在GCC中发现了一个bug。（Godbolt的编译器资源管理器上的初始代码）

#include <stdint.h>

struct retstruct {
    uint32_t a;
    uint64_t b;
};

struct retstruct fn(uint64_t input)
{
    struct retstruct ret;

    ret.a = 0;
    ret.b = input * 11111111111 + 111111111111;

    return ret;
}

生成的程序集（GCC 9.2,x86_64,-O3):

fn:
  movabs rdx, 11111111111     # multiplier constant (doesn't fit in imm32)
  xor eax, eax                # ret.a = 0
  imul rdi, rdx
  movabs rdx, 111111111111    # add constant; one more 1 than multiplier
     # missing   add rdx, rdi   # ret.b=... that we get with clang or older gcc
  ret
# returns RDX:RAX = constant 111111111111 : 0
# independent of input RDI, and not using the imul result it just computed

有趣的是，修改结构以使uint64_t作为第一个成员产生正确的代码，就像将两个成员都更改为uint64_t一样

x86-64 System V在rdx：rax中返回小于16字节的结构，但它们是可以复制的。在本例中，第二个成员是RDX，因为RAX的高半部分是用于对齐或.b的填充，而.a是较窄的类型。(sizeof(retstruct)无论哪种方式都是16；我们没有使用__attribute__((packed))，因此它尊重alignof(uint64_t)=8。）

如果没有，应该在https://gcc.gnu.org/bugzilla/上报告这一点

Answer 1

我在这里没有看到任何UB；您的类型是未签名的，所以签名溢出UB是不可能的，没有什么奇怪的。（即使签名，它也必须为不会导致溢出UB的输入产生正确的输出，如rdi=1)。它也被GCC的C++前端打破了。

此外，GCC8.2为AArch64和RISC-V正确编译了它（在使用movk构造常数之后，将其编译为madd指令，或者在加载常数之后，将其编译为RISC-V mul和add指令）。如果GCC找到的是UB，我们通常希望它找到UB，并为其他ISA破译代码，至少是具有类似类型宽度和寄存器宽度的ISA破译代码。

Clang也会正确地编译它。

您可以使用问题中的MCVE在GCC的bugzilla上报告这一点。

这看起来确实是x86-64 System V结构返回处理中的一个bug，可能是包含填充的结构。这就解释了为什么它在内联和将A扩展为uint64_t（避免填充）时起作用。