GCC-O2优化致无副作用循环变无限循环的合法性疑问

使用GCC 8.4.3并添加-O2编译选项构建程序时，以下循环被编译为无限循环的汇编代码：

for(int i=0; i < PCU_MAX; i++) 
{
     auto loc = getApp()->Loc[i + 1 + PCU_LOCATION];
     if (loc.isUpdated() ) loc.setUpdated ( false );
}

最初程序挂起时误以为是死锁，未检查汇编代码；最终在GDB中尝试打印变量i时，发现该变量已被优化掉。对应的汇编代码如下：

0x782f20 <MainWindow::updateInfo(int)+352> mov 0xc31899(%rip),%rsi
0x782f27 <MainWindow::updateInfo(int)+359> mov $0x882700,%edi
0x782f2c <MainWindow::updateInfo(int)+364> callq 0x42da40 <_ZNK11QMetaObject4castEP7QObject@plt>
0x782f31 <MainWindow::updateInfo(int)+369> jmp 0x782f20 <MainWindow::updateInfo(int)+352>

已知的两个核心错误 #

• getApp()->Loc是数组，代码中使用auto loc =会进行值拷贝，正确写法应为auto& loc =；
• 循环无可见副作用，GCC优化掉变量i后，循环终止条件消失，进而形成无限循环。

核心疑问 #

1. 这种优化是否属于合法的未定义行为（UB）？
2. 循环存在数组越界问题——最后一次迭代会访问数组末尾的下一个元素，虽该区域为同类型“安全区域”，但访问数组末尾后一个元素是否属于UB？

相关论点 #

• 论点1：获取数组末尾后一个元素的地址不属于UB，但访问或修改该元素属于UB；
• 论点2：isUpdated()和setUpdated()虽看似与Loc元素相关，但实际无对应副作用；不过调用非静态成员函数时，即使this指针指向正确对象，是否仍属于UB？

补充现象 #

移除上述两个错误因素中的任意一个，循环均可正常运行；但仅移除if (loc.isUpdated() ) loc.setUpdated ( false );并改为auto& loc时，仍会出现无限循环。这似乎是GCC先优化掉i，再以“无限循环无可见副作用”为由判定为UB。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Swift - Friday Pie