为什么gcc的-O3优化下未初始化局部变量看似被初始化为0，-O0却不会？

首先明确核心前提：C/C++标准中读取未初始化的自动存储期变量属于未定义行为(UB)，编译器对UB场景的处理没有任何标准约束，任何输出结果都符合语言规范，你观测到的不同优化等级下的输出差异完全是正常的编译器实现差异。

不同优化等级的行为差异原因 #

-O0无优化场景下返回13的原因 #

无优化模式下编译器会严格按照栈帧调用规则生成汇编代码：

1. 调用f()时，会在栈上分配对应int i的空间并写入13
2. f()返回后，栈帧只会移动栈指针，不会主动对栈空间做清零操作，之前写入的13会作为残留值保留在栈上
3. 调用g()时会复用f()之前使用的栈空间，未初始化的i直接读取该位置的残留值，因此返回13，触发断言失败。

-O1/-O3高优化等级下返回0的原因 #

高优化等级下你假设的"栈帧地址复用"前提已经不成立，返回0是多个优化规则共同作用的结果：

1. 首先编译器识别到g()中读取未初始化变量属于UB，可以对返回值做任意替换，不需要遵守实际的内存读取逻辑
2. 高优化等级会开启过程间优化，编译器可以感知到你对g()的返回值做了==0的断言，甚至可以直接将g()的返回值替换为0来满足断言，这种处理在UB场景下是完全合法的
3. GCC/G++的特定实现中，为了降低未初始化变量带来的安全风险，会默认将未初始化自动变量的读取结果替换为0，这是编译器的可选实现，不属于标准要求
4. 高优化等级下还会做函数内联优化，f()和g()的调用可能会被直接展开到main()中，根本不会生成实际的栈帧操作，自然不存在栈值复用的逻辑。

注意事项 #

绝对不要依赖未定义行为的特定输出编写代码，你当前观测到的O3下返回0只是特定编译器、特定版本、特定编译参数下的临时表现，更换编译环境、修改代码结构都可能导致结果发生变化。

// 测试代码示例
int f() {
    int i = 13;
    return i;
}

int g() {
    int i;
    return i;
}

int main() {
  assert(f() == 13);
  assert(g() == 0);
}

测试用到的编译命令：

• 高优化等级编译：g++ -O3 -o test test.cpp -std=c++11
• 无优化编译：g++ -O0 -o test test.cpp -std=c++11

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nattee Niparnan