gcc和clang之间的一个细节差异

事情要从Wikipedia上的一段代码说起：

 1 #include <cstdlib>
 2 #include <iostream>
 3 
 4 struct A {};
 5 struct E {};
 6 
 7 class T {
 8 public:
 9     T() {
10         throw E();
11     }
12 };
13 
14 void *operator new(std::size_t, const A &) {
15     std::cout << "Placement new called." << std::endl;
16 }
17 
18 void operator delete(void *, const A &) {
19     std::cout << "Placement delete called." << std::endl;
20 }
21 
22 int main() {
23     A a;
24     try {
25         T * p = new (a) T;
26     } catch (E exp) {
27         std::cout << "Exception caught." << std::endl;
28     }
29     return 0;
30 }

编译后运行，提示：illegal hardware instruction (core dumped)。

当时我想，这不科学啊，Wikipedia毕竟不同于那些《21天学会XXX》，如果包含错误的代码，很大概率地会被其他读者看到并且修正，一定是我打开方式不对。而且诡异的是，出错提示上竟然写着instruction，这在使用编译器生成的程序中是十分罕见的。

检查了编译这段代码用的命令，用了clang++，于是本着撞大运编程的精神，换成g++。运行结果正确。

另外，clang++对重载的new操作符没有返回值给了一个警告，而g++没有。

考虑到代码不长，直接删去输出之类的部分，很快定位到了问题所在，正是那个没有返回值的new操作符。

1 void *operator new(unsigned long) {} // here!
2 
3 int main() {
4     new int;
5     return 0;
6 }

对于这个new，g++产生了一个空的函数：

1 _Znwm:
2 	pushq	%rbp
3 	movq	%rsp, %rbp
4 	movq	%rdi, -8(%rbp)
5 	popq	%rbp
6 	ret

而clang++用一条错误指令ud2（undefined），强行让程序抛出错误：

1 _Znwm:
2 	pushq	%rbp
3 	movq	%rsp, %rbp
4 	movq	%rdi, -16(%rbp)
5 	ud2

为了进一步探究，我们对上面那个程序稍作改动：

1 void *xxx() {}
2 
3 int main() {
4     int *a = (int *) xxx();
5     *a = 1;
6 
7     return 0;
8 }

g++仍然一声不吭地编译通过，程序在对*a赋值时报出segmentation fault，而clang++仍然产生illegal instruction。

此时我忽然想到了，莫非clang对所有缺失return的代码都会产生错误？我们做得更彻底一些：

1 int mian() {}
2 int main() {mian();}

果然还是illegal instruction！我们可以发现，mian函数包含ud2指令，而main函数并不包含。这可能是因为现存太多没有在main中显式地返回状态码的程序。

带返回值的函数没有return，在标准中是未定义的行为。对于未定义行为，不同的编译器可以采取不同的措施，可以沉默处理，可以警告，可以产生编译时或运行时的错误，甚至可以运行一个游戏。

clang（clang++）的做法值得欣赏，更快地出错意味着对错误的定位会更加容易，许多新兴的语言、编译器都认可了这个观点。当然，gcc（g++）不这样做，或许有兼容C/C++早期代码的考虑。这从一个侧面体现了两款编译器在设计思路上的不同。

顺带一提，还有一个有意思的细节，clang的输出如果覆盖了原有的文件，那么它的可执行属性会被强制覆盖，但gcc对可执行属性采取的策略是只添加不去除。

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