为什么MSVC会优化掉这个memcpy调用？

Question

我有以下的C代码(我删去了其他一些调用和检查):

#include <stdint.h>
#include <memory.h>

extern char buffer[];

extern void getstr1(char *buff, int buflen);
extern void getstr2(char **s);
extern void dosomething(char *s);

void myfn()
{
    char *s, *s1;
    int len;

    getstr1(buffer, 128);
    getstr2(&s);

    len = *s + *buffer;
    memcpy(buffer + *buffer + 1, s + 1, (*s) * sizeof(char));
    *buffer = len;

    dosomething(buffer);
}

使用/O2优化选项的MSVC将产生以下输出：

_s$ = -4                                                ; size = 4
void myfn(void) PROC                                 ; myfn, COMDAT
        push    ecx
        push    128                           ; 00000080H
        push    OFFSET char * buffer             ; buffer
        call    void getstr1(char *,int)           ; getstr1
        lea     eax, DWORD PTR _s$[esp+12]
        push    eax
        call    void getstr2(char * *)                    ; getstr2
        mov     eax, DWORD PTR _s$[esp+16]
        push    OFFSET char * buffer             ; buffer
        mov     al, BYTE PTR [eax]
        add     BYTE PTR char * buffer, al
        call    void dosomething(char *)              ; dosomething
        add     esp, 20                             ; 00000014H
        ret     0
void myfn(void) ENDP                                 ; myfn

您可以在Godbolt上检查这个：https://godbolt.org/z/m9yH0C

为什么编译器省略了memcpy调用？有趣的是，将外部变量声明为“extern char buffer[N];”（其中N >= 2）或“extern char *buffer;”会使编译器使用memcpy。同时，将memcpy替换为memmove也会产生同样的效果。我知道当源区域与目标区域重叠时可能会出现未定义行为，但在这里编译器并不知道这一点。

- oleque

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extern char buffer[]; 合法吗？ - NathanOliver

@Ctx 是正确的，但是无论如何 sizeof buffer 都没有太多意义。 - Jabberwocky

我尝试了C和C++：结果是一样的。最初它是C代码。更多细节：这个问题可以在MSVC 2005和现代编译器中复现（其中一些可以在godbolt.org上检查）。 - oleque

C或C++很重要，因为C++有一个名为“memory”的标准头文件，但是C没有这样的东西，除了我相信一些非标准的Linux头文件。也许还有一些名为memory.h的MS垃圾？我在MSDN中找不到它。我的意思是你没有包含string.h，这是memcpy所必需的。VS最多只能符合C90标准，可能会疯狂地假设原型是“int memcpy(int, int, int);”，因为他们可能也不遵循C99。真的很难猜测这个所谓的“编译器”做了什么和没做什么。 - Lundin

extern char buffer[]; 是合法的。此外，它与 extern char *buffer; 完全不同。 - Antti Haapala -- Слава Україні

Answer 1

我认为这是 MSVC 的一个 bug，因为你所做的是合法的。

请注意，已经有一个类似的 bug 报告，标题为：Release build with speed optimize leaves an array uninitialized。

Bug 报告中提供了用于重现问题的代码，也使用了 extern type array[];。

据团队表示，该问题在即将发布的版本中得到了修复（未说明具体版本）。

- P.W

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“好的”，而“临时权宜之计”是修改所有C源代码。 - Antti Haapala -- Слава Україні

看起来他们在没有任何人注意到的情况下就存在了这个漏洞12年，这似乎不太可能？ - Lundin

@Lundin 或者他们不在意？ - Eugene Sh.

是的，看起来是同一个 bug，但他们说 VS2015 生成了正确的输出。在 godbolt 网站上你可以尝试两个版本，结果是一样的（缺少 memcpy 调用）。 - oleque

即将发布的版本中修复。不确定是指VS2019还是其中一个VS2017版本。我不会期望任何旧编译器被修复。 - drescherjm

看起来确实像是 MSVC 的一个 bug。解决方法是指定外部数组大小，例如："extern char buffer[BUFFER_SIZE];" - oleque

Answer 2

你所做的是完全合法的，在MSVC中肯定存在一个错误。

以下是提交错误报告的简化版本：

"你可以尝试下列步骤来提交错误报告："

#include <string.h>

extern unsigned char buffer[], *s;

void myfn() {
    memcpy(buffer + *buffer + 1, s + 1, *s);
    *buffer = 1;
}

编译成：

void myfn(void) PROC                                 ; myfn, COMDAT
        mov     BYTE PTR unsigned char * buffer, 1
        ret     0
void myfn(void) ENDP                                 ; myfn

删除语句*buffer = 1;可以解决代码生成错误问题。
在Godbolt的编译器探索器上进行检查。

- chqrlie