Question

这是一个使用valarrays的简单c ++程序：

#include <iostream>
#include <valarray>

int main() {
    using ratios_t = std::valarray<float>;

    ratios_t a{0.5, 1, 2};
    const auto& res ( ratios_t::value_type(256) / a );
    for(const auto& r : ratios_t{res})
        std::cout << r << " " << std::endl;
    return 0;  
}

如果我像这样编译并运行它：

g++ -O0 main.cpp && ./a.out

输出符合预期：

512 256 128

但是，如果我像这样编译并运行它：

g++ -O3 main.cpp && ./a.out

输出结果为：

0 0 0

如果我使用-O1优化参数，也会发生相同的情况。

GCC版本（Archlinux最新版本）：

$ g++ --version
g++ (GCC) 6.1.1 20160707

但是，如果我尝试使用clang，两者

clang++ -std=gnu++14 -O0 main.cpp && ./a.out

和

clang++ -std=gnu++14 -O3 main.cpp && ./a.out

产生相同的正确结果：

512 256 128

Clang版本是：

$ clang++ --version
clang version 3.8.0 (tags/RELEASE_380/final)

我还在Debian上尝试使用GCC 4.9.2，其中可执行文件产生了正确的结果。

这是GCC中可能存在的错误还是我做错了什么？任何人都可以重现这个吗？

编辑：我设法在Mac OS上的Homebrew版本的GCC 6上重现了这个问题。

Answer 1

valarray和auto混合不好。

这将创建一个临时对象，然后将operator/应用于它：

const auto& res ( ratios_t::value_type(256) / a );

libstdc ++ valarray使用表达式模板，以便operator/返回一个轻量级对象，该对象引用原始参数并懒惰地评估它们。您使用const auto&导致表达式模板绑定到引用，但不延长表达式模板引用的临时表的生命周期，因此当评估发生时，临时表已超出范围，并且它的记忆已被重复使用。

如果您这样做，它将正常工作：

ratios_t res = ratios_t::value_type(256) / a;

更新：截至今天，GCC主干将为此示例提供预期结果。我已经修改了我们的valarray表达式模板，以减少错误，因此创建悬空引用更难（但仍然不是不可能）。新的实施应该在明年的GCC 9中纳入。

Answer 2

这是使用延迟评估不小心实现operator/ (const T& val, const std::valarray<T>& rhs)（很可能是其他运算符而不是valarrays）的结果：

#include <iostream>
#include <valarray>

int main() {
    using ratios_t = std::valarray<float>;

    ratios_t a{0.5, 1, 2};
    float x = 256;
    const auto& res ( x / a );
    // x = 512;  //  <-- uncommenting this line affects the output
    for(const auto& r : ratios_t{res})
        std::cout << r << " ";
    return 0;
}

使用＆＃34; x = 512＆＃34;行注释掉，输出是

512 256 128

取消注释该行，输出更改为

1024 512 256

因为在你的例子中，除法运算符的左侧参数是临时的，结果是未定义的。

<强>更新

正确地Jonathan Wakely pointed out，由于auto的使用，基于延迟评估的实现在此示例中成为问题。

为什么GCC优化不适用于valarrays？

2 个答案: