g++ 7.5.0使用-O3编译时调用std::to_string(INFINITY)触发段错误

看起来你碰到了一个挺有意思的编译器优化相关bug，我来帮你拆解下问题和解决办法：

问题复现场景 #

你的环境和触发条件很明确：

• 编译器版本：gcc version 7.5.0 (Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1~16.04)
• 编译命令：g++ -O3 <file>
• 触发点：代码中调用std::to_string(INFINITY)
• 特殊现象：注释掉未被调用的test()函数后段错误消失；改用非-O3优化等级（比如默认-O0）也不会触发问题。

你的测试代码如下：

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <string>

void test() {
    std::cout << "test: " << std::endl;
    std::cout << "init" << std::endl;
    std::cout << "inf" << std::endl;
    std::cout << std::to_string(INFINITY) << std::endl;
    std::cout << "init done" << std::endl;
}

int main () {
    std::cout << "test: " << std::endl;
    std::cout << "init" << std::endl;
    std::cout << "inf" << std::endl;
    std::cout << std::to_string(INFINITY) << std::endl;
    std::cout << "init done" << std::endl;
    return 0;
}

段错误的调用栈信息：

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x0000000000400f01 in std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> > __gnu_cxx::__to_xstring<std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>,
std::allocator<char> >, char>(int (*)(char*, unsigned long, char const*, __va_list_tag*), unsigned long, char const*, ...) [clone .constprop.20] ()

(gdb) bt
#0  0x0000000000400f01 in std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> > __gnu_cxx::__to_xstring<std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<cha
r>, std::allocator<char> >, char>(int (*)(char*, unsigned long, char const*, __va_list_tag*), unsigned long, char const*, ...) [clone .constprop.20] ()
#1  0x0000000000400c63 in main ()

问题原因 #

这是g++ 7.x版本在-O3优化等级下的一个已知bug：当编译器处理std::to_string(INFINITY)或std::to_string(NAN)时，若存在未被调用的函数（比如你的test()），优化器会错误地篡改字符串格式化的内部逻辑，导致内存访问越界触发段错误。而注释掉test()后，编译器的优化路径改变，刚好避开了这个bug的触发条件。

解决办法 #

你可以从以下几个方向解决这个问题：

1. 替换格式化方式：改用std::ostringstream来格式化无穷大/NaN值，这是最稳妥的兼容方案：

   #include <sstream>
   // ...
   std::ostringstream oss;
   oss << INFINITY;
   std::cout << oss.str() << std::endl;
   

2. 调整优化等级：暂时使用-O2代替-O3，或者直接使用默认优化等级，避开触发bug的优化逻辑；
3. 升级编译器：将g++版本升级到8.0及以上，这个bug在后续的编译器版本中已经被官方修复。

备注：内容来源于stack exchange，提问作者cryptickey