Защо clang дава грешни резултати за моя c код, компилиран с -O1, но не и с -O0?

Както посочиха няколко коментатори, стойностите със знак, преместващи се надясно, не са добре дефинирани.

Промених декларацията и инициализацията на x на

unsigned int x = (unsigned int)strtoll(argv[1], &endp, 0);

и получи последователни резултати под -O0 и -O1. (Но преди да направя тази промяна, успях да възпроизведа вашия резултат под clang под MacOS.)

Както открихте, вие повдигате дефинирано от изпълнението поведение в опита си да съхраните 0xffffffff (4294967295) в int x (където INT_MAX е 7fffffff или 2147483647). C11 Standard §6.3.1.3 (проект n1570) - Цели числа със знак и без знак Всеки път, когато използвате strtoll (или strtoull) (и двете версии с 1-l биха били добри) и се опитвате да съхраните стойността като int, трябва да проверите резултата спрямо INT_MAX, преди да направите присвояването с преобразуване. (или ако използвате точни типове ширина, срещу INT32_MAX или UINT32_MAX за неподписани)

Освен това, при обстоятелства като тези, когато са включени битови операции, можете да премахнете несигурността и да осигурите преносимост, като използвате точните типове ширина, предоставени в stdint.h, и свързаните спецификатори на формат, предоставени в inttypes.h. Тук няма нужда от използване на подписано int. Би било по-разумно всички стойности да се обработват като unsigned (или uint32_t).

Например, следното предоставя стойност по подразбиране за входа, за да се избегне Недефинирано поведение, извиквано, ако вашият код се изпълни без аргумент (можете също просто да тествате argc), замества използването на strtoll с strtoul, валидира входът се вписва в рамките на асоциираната променлива, преди присвояването да обработи грешката, ако не, и след това използва недвусмислените точни типове, напр.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>

int main (int argc, char *argv[]) {

    uint64_t tmp = argc > 1 ? strtoul (argv[1], NULL, 0) : 0xffffffff;

    if (tmp > UINT32_MAX) {
        fprintf (stderr, "input exceeds UINT32_MAX.\n");
        return 1;
    }

    uint32_t x = (uint32_t)tmp,
        mask1 = 0x55555555,
        mask2 = 0x33333333,
        count = (x & mask1) + ((x >> 1) & mask1),
        v1 = count >> 2,
        v2 = v1 & mask2;

    printf("v1 = 0x%" PRIx32 "\n", v1);

    printf("v2 = 0x%" PRIx32 "\n", v2);

    return 0;
}

Примерна употреба/изход

$ ./bin/masktst
v1 = 0x2aaaaaaa
v2 = 0x22222222

Компилиран с

$ gcc -Wall -Wextra -pedantic -std=gnu11 -Ofast -o bin/masktst masktst.c

Прегледайте нещата и ме уведомете, ако имате допълнителни въпроси.

това твърдение:

int x = (int)strtoll(argv[1], &endp, 0);

води до препълване със знак, което е недефинирано поведение.

(в моята система резултатът е: -1431655766

Получените стойности са склонни да вървят надолу оттам:

Променливата: v1 получава: -357913942

Променливата: v2 получава: 572662306

спецификаторът на формат %x работи правилно само с неподписани променливи