c++ - 为什么 GCC 优化不适用于 valarrays？

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，如果我这样编译并运行它:

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

输出是:

0 0 0 

如果我使用 -O1 优化参数，也会发生同样的情况。

GCC 版本是(Archlinux 中的最新版本):

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

但是，如果我尝试使用 clang，两者都会

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)

我也尝试过在 Debian 上使用 GCC 4.9.2，可执行文件产生了正确的结果。

这可能是 GCC 中的错误还是我做错了什么？任何人都可以复制这个吗？

编辑:我也设法在 Mac OS 上的 GCC 6 的 Homebrew 版本上重现了这个问题。

Answer 1

valarray 和 auto 不能很好地混合。

这将创建一个临时对象，然后对其应用 operator/:

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延迟计算它们。您使用 const auto& 导致表达式模板绑定(bind)到引用，但不会延长表达式模板引用的临时对象的生命周期，因此当评估发生时，临时对象已经消失范围，其内存已被重用。

如果你这样做，它会工作得很好:

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

更新:截至今天，GCC trunk 将给出此示例的预期结果。我修改了我们的 valarray 表达式模板，使其不易出错，这样就更难(但并非不可能)创建悬空引用。新的实现应该包含在明年的 GCC 9 中。