问一个 G++对于未赋初值的变量纯声明优化的问题

[dangyuluo]

我们公司对于系统的实时性要求很高，不允许 runtime 动态内存分配。最近在工作中遇到了一个很神器的 BUG，代码类似如下：

void func(){
  int count = 0;
  count = calculate_people();
  ...
}

memory_test_start(); // catch all unwanted dynamic memory malloc or free
func();

如上所示，变量count在声明的时候顺便赋了个初始值，然后立即被覆盖。代码运行和测试没有任何问题，Heap 内存也没有动过。

但是当我删除 = 0; 这个初始值之后，memory_test_tool发现了一大堆malloc和free。我怀疑是编译器看到count没有赋初值，就做了一些优化？导致后期的动态内存分配？

我不是编译器大牛，也没有搜索到相关的信息。不知道哪位来释疑一下？谢谢。

查到原因了，并不是编译器优化导致的。如果不赋初值的话，在某个 test 中会发生逻辑问题导致错失败。测试用的是 gtest 框架，`operator<<`操作符被 overloaded 用来输出错误信息。

问题就在于，这时候会生成一个`std::string`，而是否在堆上分配内存完全取决于字符串的长度，超过一定阈值之后才会在 heap 上分配，所以造成了 unexpected malloc and free。还是自己学艺不精，这么简单的问题应该早意识到的。

[hackpro]

会不会因为变量后续没有被引用到 count = calculate_people()直接被优化掉了
在左值 count 后加个 log 验证下

[henglinli]

楼主遇到的问题的 msan （ MemorySanitizer ）可以定位。

看到“不允许 runtime 动态内存分配”，我很好奇并相信一定有和我一样的人同样感兴趣：能分享下你们是怎么做到这一点的？
这是我能想到的一种思路，作为抛砖引玉：
假定 std::string 仅测试部分使用，故不受到“不允许 runtime 动态内存分配”限制。标题限定到使用 g++，如果指的是 gnu c++的话，采用 splitstack （ http://gcc.gnu.org/wiki/SplitStacks ）也许算是能做到（如果 splitstack 被认为不是 runtime 的话）。假设 google sanitizers （ https://github.com/google/sanitizers ）和 splitstack 相互兼容的话（目前已知 splitstack 被 gcc go （ https://github.com/golang/gofrontend ）用到，同公司的不同团队合作的可能性很高），那么测试部分也没多大问题。即使考虑到 llvm 也是支持的（ http://llvm.org/docs/SegmentedStacks.html)
，但是真的有人这么写吗？

[dangyuluo]

@henglinli 我们公司用的是 ROS2，使用的 OSRF 的内存测试框架。具体原理我没有钻研。

[henglinli]

@dangyuluo 是这 2 个吧 https://github.com/ros2 https://github.com/osrf/osrf_testing_tools_cpp
专有硬件加专有 os （ ros2 是 os 的话），msan 可能不支持你的平台或者 OS。
即使是专有硬件加专有 OS，“不允许 runtime 动态内存分配”这一点，以我的水平怎么想也觉得做不到。
我理解“不允许 runtime 动态内存分配”，意味着没有“堆”。楼主写的是 OS 或者 kernel ？没有其他进程？
不知道有没有专业人士出来科普一下。

[dangyuluo]

@henglinli 算是写的 OS，别人可以在我们的系统上开发。“没有 runtime 动态内存分配”在我们公司指的是，没有运行过程中的堆内存分配或者释放，没有文件 /网络接口等 blocking 过程的读取，尽量提高实时性，可以运行在硬实时系统上。

比如程序启动过程锁住 900MB 内存，维护一个内存池。所有需要内存的程序都只在启动时从这个内存池分配。

[henglinli]

@dangyuluo 看来我们理解的 runtime 不是同一个概念。我理解的 runtime：比如 c++语言的 runtime 是 c++标准库和 c 库。 [lvm.org/docs/SegmentedStacks.html] 有一句说 The runtime functionality is already there in libgcc. 她说 splitstack 作为 runtime 一部分包含在 libgcc 中。libgcc 对于 gnu c 而言也是其 runtime。所以，我认为只有汇编才没有 runtime。感觉你指 runtime 仅仅是字面的“运行过程中”。

在 cpu 执行你所指的” runtime “之前实际上是有动态内存分配的吧。比如你所说的”启动过程锁定 900MB 内存”。
std::string 的 allocator 用到你预分配的 900M，自然也没有显式的动态内存分配了。

要真正做到应用程序直接控制内存，也许这个可以 [en.wikipedia.org/wiki/Exokernel] 做到。

[codehz]

@dangyuluo #5 所以你可以直接重载 operator new/operator delete/calloc/realloc/malloc/free/aligned_alloc 然后弄个专用分配器（

[FrankHB]

@codehz 不是重载是直接重定义。
operator new/delete 以外要链接器魔法，或者自己提供标准库实现。

[CRVV]

尽量提高实时性，可以运行在硬实时系统上

这句话前后矛盾
硬实时系统上没有尽量一说

感觉你们低估了 real time 这件事情，随意设定了一些自以为重要的标准