搞挂你的C++编译器

Play  with the compiler是一件很有趣的事情，编译死循环的程序便是其中之一。让我们和编译器一起做游戏吧~

1、Preprocess

a、Self Include（GCC only）
一般的编译器都有include嵌套层数的限制，所以你需要在适当的时候停止嵌套。利用GCC提供的__INCLUDE_LEVEL__可以很轻松的实现这一点。时间复杂度是n^a，n是每层的Self Include次数，a是嵌套层数。
在其它编译器中可以写出类似的代码，只是没这么简洁

#if __INCLUDE_LEVEL__<199
#include __FILE__
#include __FILE__
#endif

b、Macro Expansion Explosion
顾名思义，就是让Preprocess之后的代码量达到O(2ⁿ)，比如下例：

#define F1(x) x,x
#define F2(x) F1(x),F1(x)
#define F3(x) F2(x),F2(x)
#define F4(x) F3(x),F3(x)
#define F5(x) F4(x),F4(x)
#define F6(x) F5(x),F5(x)
#define F7(x) F6(x),F6(x)
#define F8(x) F7(x),F7(x)
#define F9(x) F8(x),F8(x)
#define G1(x) F9(x),F9(x)
#define G2(x) G1(x),G1(x)
#define G3(x) G2(x),G2(x)
#define G4(x) G3(x),G3(x)
#define G5(x) G4(x),G4(x)
#define G6(x) G5(x),G5(x)
#define G7(x) G6(x),G6(x)
#define G8(x) G7(x),G7(x)
#define G9(x) G8(x),G8(x)

int main()
{
    G9(1);
}

当然，不同的编译器对预处理结果溢出的处理也不尽相同，一般上面的代码不会达到预期的目的。GCC会直接出错，而VC会出ICE（Internal Compiler Error）

2、Template

a、嵌套
类似的，模版也有嵌套层数限制，但是也很容易绕过。
GCC的某些版本就会被下面的代码搞挂（VC不会）：

#include 
template <class T>
struct Test {
    static const size_t Value=Test >::Value;
};

不过利用VC的某个bug（或者说特性），可以很容易的写出O(n^a)编译时间的模版：

#include 

#define INNER(A3,N3,A2,N2) \
template\
struct A3\
{\
    enum {N=A3::N+1};\
};\
template<>\
struct A3<0>\
{\
    enum {N=A2::N};\
};

#define OUTER(A2,N2,A1,N1,A3,CONTENT) \
template\
struct A2\
{\
    CONTENT\
    \
    enum {N=A3::N};\
};\
template<>\
struct A2<0>\
{\
    enum {N=A1::N};\
};

#define LEVEL2(a,b,c) INNER(A##b,N##b,A##a,N##a)
#define LEVEL3(a,b,c) OUTER(A##b,N##b,A##a,N##a,A##c,LEVEL2(a##1,b##1,c##1))
#define LEVEL4(a,b,c) OUTER(A##b,N##b,A##a,N##a,A##c,LEVEL3(a##1,b##1,c##1))
#define LEVEL5(a,b,c) OUTER(A##b,N##b,A##a,N##a,A##c,LEVEL4(a##1,b##1,c##1))

template
struct A1
{
    LEVEL5(1,11,111)
    enum {N=A11::N};
};
template<>
struct A1<0>
{
    enum {N=0};
};

这里比较有趣的一点是，标准并不允许这样在模版类里的特化。不知道这个算VC的bug呢还是扩展呢
A member or a member template may be nested within many enclosing class templates. In an explicit specialization for such a member, the member declaration shall be preceded by a template<> for each enclosing class template that is explicitly specialized
基于类似的思想，GCC&VC通用的版本也不难写出。

b、多重继承
C++中允许多重继承，因此结合模板可以轻松搞挂编译器。比如下面的Fibonacci继承

template
class Evil:virtual public Evil,virtual public Evil
{
public:
    virtual ~Evil() {}
};

template<>
class Evil<1>
{
};
template<>
class Evil<0>
{
};

int main()
{
    Evil<100> evil;
}

c、OLE
虽然通常模版的编译时间都是O(n)的，不过很多编译器的错误信息输出却是O(n²)的，利用这一点+很长的类名，很容易造成错误信息的Output Limit Exceed。比如：

#define ClassName A

template <int N>
class ClassName
{
    enum {Value=ClassName::Value};
};

int main()
{
    int n=ClassName<0>::Value;
}

如果我把ClassName改成某个很长的名称（现代的编译器都支持很长的变量名），那么错误输出就很容易OLE
PS：上面的代码在VC8里会直接出ICE，不过这是VC8的bug。VC2008没有这样的问题