C 编译器优化过程中的 Bug

一个朋友向我指出一个最近他们发现的 GCC 编译器优化过程（加上 -O3 选项）里的 bug，导致他们的产品出现非常诡异的行为。这使我想起以前见过的一个 GCC bug。当时很多人死活认为那种做法是正确的，跟他们说不清楚。简言之，这种有问题的优化，喜欢利用 C 语言的“未定义行为”（undefined behavior）进行推断，最后得到奇怪的结果。

这类优化过程的推理方式都很类似，他们使用一种看似严密而巧妙的推理，例如：“现在有一个整数 x，我们不知道它是多少。但 x 出现在一个条件语句里面，如果 x > 1，那么程序会进入未定义行为，所以我们可以断定 x 的值必然小于或者等于 1，所以现在我们利用 x ≤ 1 这个事实来对相关代码进行优化……”

看似合理，然而它却是不正确的，你能看出来这样的推理错在何处吗？我一时想不起来之前具体的例子了（如果你知道的话告诉我）。上网搜了一下相关话题，发现这篇 Chris Lattner (LLVM 和 Swift 语言 的设计者) 写于 2011 年的文章。文中指出，编译器利用 C 语言的“未定义行为”进行优化，是合理的，对于性能是很重要的，并且举出这样一个例子：

void contains_null_check(int *P) {
  int dead = *P;
  if (P == 0)
    return;
  *P = 4;
}