为什么这个带有 gcc (clang) 内联汇编的简单 c 程序表现出未定义的行为？

我正在尝试使用 gcc 汇编程序扩展做一件非常简单的事情：

• 将 unsigned int 变量加载到寄存器中
• 加 1 给它
• 输出结果

编译我的解决方案时：

#include <stdio.h>
#define inf_int volatile unsigned long long

int main(int argc, char *argv[]){
   inf_int zero = 0;
   inf_int one = 1;
   inf_int infinity = ~0;
   printf("value of zero, one, infinity = %llu, %llu, %llu\n", zero, one, infinity);
   __asm__ volatile (
      "addq $1, %0"
      : "=r" (infinity)
   );
   __asm__ volatile (
      "addq $1, %0"
      : "=r" (zero)
   );
   __asm__ volatile (
      "addq $1, %0"
      : "=r" (one)
   );
   printf("value of zero, one, infinity = %llu, %llu, %llu\n", zero, one, infinity);
   return 0;
}

使用以下开关：

gcc -std=c99 --pedantic -Wall  -c main.c -o main.o
gcc -std=c99 --pedantic -Wall  main.o -o main

我期望运行得到以下结果main:

零、一、无穷大的值 = 0, 1, 18446744073709551615

零、一、无穷大的值 = 1, 2, 0

但我得到的结果是这样的：

零、一、无穷大的值 = 0, 1, 18446744073709551615

零、一、无穷大的值 = 60、61、59

有趣的是，如果我在第一个字符中添加一个字符printf我得到以下逐一输出：

零、一、无穷大的值 = 0, 1, 18446744073709551615

零、一、无穷大的值 = 61, 62, 60

更有趣的是，我可以通过添加（可选）输出寄存器来修复该行为。但这会很浪费，因为使用了 2 个以上的寄存器，并且不能帮助我理解why前一件作品表现出未定义的行为。

#include <stdio.h>
#define inf_int volatile unsigned long long

int main(int argc, char *argv[]){
   inf_int zero = 0;
   inf_int one = 1;
   inf_int infinity = ~0;
   printf("value of zerao, one, infinity = %llu, %llu, %llu\n", zero, one, infinity);
   __asm__ volatile (
      "addq $1, %0 \n\t"
      "movq %0, %1"
      : "=r" (zero)
      : "r" (zero)
   );
   __asm__ volatile (
      "addq $1, %0 \n\t"
      "movq %0, %1"
      : "=r" (one)
      : "r" (one)
   );
   __asm__ volatile (
      "addq $1, %0 \n\t"
      "movq %0, %1"
      : "=r" (infinity)
      : "r" (infinity)
   );
   printf("value of zero, one, infinity = %llu, %llu, %llu\n", zero, one, infinity);
   return 0;
}

edit

编译用clang使用相同的选项也会给出未定义的行为：

零、一、无穷大的值 = 0, 1, 18446744073709551615

零、一、无穷大的值 = 2147483590、2147483591、2147483592

edit 2

正如奥拉夫的建议，我尝试过uint64_t from stdint.h。程序运行的结果仍然是未定义的。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
//#define inf_int volatile unsigned long long
#define inf_int uint64_t
int main(int argc, char *argv[]){
   inf_int zero = 0;
   inf_int one = 1;
   inf_int infinity = ~0;
   printf("value of zerao, one, infinity = %lu, %lu, %lu\n", zero, one, infinity);
   __asm__ volatile (
      "addq $1, %0 \n\t"
      : "=r" (zero)
   );
   __asm__ volatile (
      "addq $1, %0 \n\t"
      : "=r" (one)
   );
   __asm__ volatile (
      "addq $1, %0 \n\t"
      : "=r" (infinity)
   );
   printf("value of zero, one, infinity = %lu, %lu, %lu\n", zero, one, infinity);
   return 0;
}

您的第一个代码没有指定 asm 语句的任何输入，因此所选寄存器具有未定义的值（在本例中最初是printf）。第二个示例重复了使用未定义值的错误，并通过用输出覆盖输入寄存器来添加更多未定义行为。

您可以使用两个寄存器，例如：

__asm__ (
   "movq %1, %0 \n\t"
   "addq $1, %0"
   : "=r" (zero)
   : "r" (zero)
);

您可以使用输入/输出参数：

__asm__ (
   "addq $1, %0"
   : "+r" (zero)
);

它可以位于内存和寄存器中：

__asm__ (
   "addq $1, %0"
   : "+rm" (zero)
);

或者您可以将输入与输出联系起来：

__asm__ (
   "addq $1, %0"
   : "=rm" (zero)
   : "0" (zero)
);

最后，不需要任何volatile修饰符。