在指责优化器之前，总是让你的代码经历一些类似valgrind，Purify等的事情，特别是当指责与指针相关的事情时。
这并不是说优化器没有问题，但更有可能的是，问题出在您身上。我曾在各种C++编译器上工作过，也见过一些只在优化代码中发生的seg错误。人们经常会在为字符串分配空间时忘记计算\0，等等。当程序以不同的-O设置运行时，您会被分配到哪些页面上，这只是运气问题。
另外，重要问题：你到底有没有处理受限指针？

打印出编译器生成的经过优化的汇编代码。与没有经过优化的汇编语言代码列表进行比较。
编译器可能已经计算出一些变量可以被删除。它们没有在计算中使用。你可以试着和编译器斗智斗勇，把没有使用的变量因子化。
编译器可能已将for循环替换为公式。在某些情况下（删除未使用的变量后），循环可以替换为简单的公式。例如，将变量加1的循环可以替换为乘法语句。
你可以通过声明一个变量为volatile来告诉编译器让它成为volatile。volatile关键字告诉编译器这个变量的值可能会被程序外部的方法改变，编译器不应该缓存或删除这个变量。这是嵌入式系统编程中一个流行的技术。

很可能你的程序不知何故利用了未定义的行为，这些行为在没有优化的情况下对你有利，但在-O3优化的情况下却对你不利。
我在我的一个项目中有过类似的经历--它在-O2中工作得很好，但在-O3中就坏了。我在代码中大量使用setjmp()/longjmp()，我不得不使用一半的变量volatile来让它工作，所以我认为-O2已经足够好了。

听起来像是有东西在访问不应该访问的内存。调试符号以推迟坏消息而闻名。
它是纯C语言还是像内联汇编这样的疯狂的东西？
但是，在valgrind上运行它来检查是否会发生这种情况。另外，你是否尝试过用不同的优化级别编译？是否没有调试和优化？

如果没有代码，这是很困难的，但这里有一些我以前见过的东西。
调试print语句通常是编译器知道的值的唯一使用者。没有print语句，编译器认为它可以消除计算或存储该值所需的任何操作和内存需求。
当print语句的参数列表中包含副作用时，也会发生类似的情况。

printf("%i %i\n", x, y = x - z);

另一种类型的错误可能是：

for( i = 0; i < END; i++) {
     int *a = &i;
     foo(a);
}
if (bar) {
     int * a;
     baz(a);
}

这段代码可能会得到预期的结果，因为编译器可能会选择将两个a变量都存储在同一个位置，这样第二个a就会拥有另一个a的最后一个值。
内联函数可能会有一些奇怪的行为，或者你在某种程度上依赖于它们没有被内联（或者有时相反），这经常是未经优化的代码的情况。
你一定要试着把警告调到最大（-Wall代表gcc），这通常会告诉你代码的风险。

**（编辑）**刚想到另一个。

如果你有不止一种方法来引用一个变量，那么你可能会遇到这样的问题，即使没有优化也能正常工作，但是当优化打开时就会中断。
第一个是一个值是否可以被信号处理程序或其他线程改变，你需要告诉编译器这一点，这样它就知道任何访问都假设这个值需要被重载和/或存储，这是通过使用volatile关键字来完成的。
第二个是别名。这是当你创建两种不同的方式来访问同一个内存时。编译器通常会很快地假设你使用的是指针的别名，但并不总是这样。此外，它们是一些优化标志，告诉它们不要那么快地做出这些假设。以及可以愚弄编译器的方法（像while (foo != bar) { foo++; } *foo = x;这样的疯狂东西显然不是bar to foo的副本）。

虽然这个问题已经有10年了，但我还是偶然发现了一个类似的问题，我和一个朋友都没能解决这个问题。（也可以在GCC上使用-Wall -Wextra！），它没有任何与损坏的指针有关的事情要做。然后它就工作了，没有任何问题。这个故事的寓意是什么？* 总是确保你没有任何警告，不管是什么类型的！* 虽然这可能是为时已晚的OP看到，它可能至少帮助别人以后发现自己有类似的问题，像我。