结果不一致 (C)？

在此程序中，我编写了多个公式，对于一个公式，我得到了不一致的结果，尽管每次运行的代码和输入都是相同的。有问题的函数是“WqFormula”。在某些运行中，我得到正确的结果，即 0.041667，而在其他运行中，我得到 0.000000。我正在使用 GCC 4.6.3 在 Ubuntu（64 位）上进行编译。另一件事是我尝试使用 GCC 4.4.6 在电脑上编译并运行它，它为每个公式提供了完全不同的结果。代码如下：

float PoFormula(float, float, int);
float LFormula(float, float, int);
float WFormula(float, float, int);
float LqFormula(float, float, int);
float WqFormula(float, float, int);


int main() 
{
    int n, m; //# of arrivals, # of service channels
    float mu, lambda; //avg serviced, arrivals in time period
    printf("lambda (l) = ");
    scanf ("%f", &lambda);
    printf("mu (m) = ");
    scanf ("%f", &mu);
    printf("m (M) = ");
    scanf("%i", &m);
    float test, test2, test3, test4, test5;
    test = PoFormula(lambda, mu, m);
    printf("PoFormula is %f\n", test);
    test2 = LFormula(lambda, mu, m);
    printf("LFormula is %f\n", test2);
    test3 = WFormula(lambda, mu, m);
    printf("WFormula is %f\n", test3);
    test4 = LqFormula(lambda, mu, m);
    printf("LqFormula is %f\n", test4);
    test5 = WqFormula(lambda, mu, m);
    printf("WqFormula is %f\n", test5);
    return;
}

float PoFormula(float lambda, float mu, int m)
{
    float summation, factorial = 1;
    int i, j;
    for (i=0; i < (m); i++)
    {
        for (j=1; j < (i+1); j++) factorial *= j;
        factorial = 1 / factorial;
        factorial = factorial * pow ((lambda/mu), i);
        summation += factorial;
    }
    factorial = 1;
    for (j=1; j < (m+1); j++) factorial *= j;
    factorial = 1 / factorial;
    factorial = factorial * pow ((lambda/mu), m);
    factorial = factorial * ((m*mu)/((m*mu) - lambda));
    factorial += summation;
    factorial = 1 / factorial;
    return factorial;
}

float LFormula(float lambda, float mu, int m)
{
    float factorial = 1, po;
    int j;
    po = PoFormula(lambda, mu, m);
    for (j=1; j < (m); j++) factorial *= j;
    factorial *= pow(((m*mu) - lambda), 2);
    factorial = (((lambda*mu)*(pow((lambda/mu),m)))/factorial) * po;
    factorial += (lambda/mu);
    return factorial;
}

float WFormula(float lambda, float mu, int m)
{
    float factorial = LFormula(lambda, mu, m);
    factorial /= lambda;
    return factorial;
}

float LqFormula(float lambda, float mu, int m)
{
    float factorial = LFormula(lambda, mu, m);
    factorial -= (lambda/mu);
    return factorial;
}

float WqFormula(float lambda, float mu, int m)
{
    float factorial = LqFormula(lambda, mu, m);
    factorial /= lambda;
    return factorial;
}

每次应该打印的是这样的：

PoFormula 为 0.500000

L公式为0.750000

W公式为0.375000

Lq公式为0.083333

Wq公式为0.041667

如果需要，我很乐意提供更多信息。

下面的函数使用summation没有初始化它：

float PoFormula(float lambda, float mu, int m)
{
  float summation, factorial = 1;
  for (i=0; i < (m); i++)
  {
    // ....
    summation += factorial;
  }

因此，您不能期望该函数的任何结果都有意义。

如果您要求的话，您的编译器可以警告您此类问题（您确实应该这样做！）：

对于 GCC，编译为-Wall -Wextra http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Warning-Options.html（我个人也用-pedantic，YMMV）以获得尽可能多的警告。然而，在这种特殊情况下，GCC 似乎对这个问题视而不见，直到您启用优化 http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Optimize-Options.html using -O.

您现在可以停止阅读并简单地使用-Wall -Wextra -O编译时发现这个问题。

GCC的未初始化变量分析有两种不同的检查——”确实使用未初始化的“和”possibly使用未初始化”。根据是否启用优化，分析的工作方式有所不同：

• 如果优化关闭（-O0，默认），编译器在单个分析过程中执行这两项检查。
• 如果启用优化，编译器会执行两遍 - 第一遍仅执行“绝对未初始化”检查，第二遍在优化后发生（因为优化可能会更改控制流）并执行两项检查。

我对 GCC 内部结构不够熟悉，无法了解代码中隐藏此问题的原因，但我将其简化为这个测试用例 https://gist.github.com/3769253，如果有人想深入挖掘的话。如果展开循环，即使没有-O，因此循环展开优化可能与此有关。

如果您使用 MSVC，请使用/W4 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/thxezb7y.aspx以获得最多的警告。无论是否进行优化，MSVC 都会在默认警告级别将此未初始化的变量报告为问题。