为什么GCC优化不适用于阵列？

Question

这是一个使用ValArray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

产出如预期：

512 256 128 

但是，如果我像这样编译和运行它：

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

输出为：

0 0 0 

如果使用-O1优化参数，也会发生同样的情况。

GCC版本是（Archlinux最新版本）：

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

但是，如果我尝试叮当，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)

我还尝试了在Debian上使用GCC 4.9.2，其中可执行文件会产生正确的结果。

这是GCC中可能存在的错误还是我做错了什么？有人能复制这个吗？

编辑：我设法在Mac OS上重现了GCC 6的Homebrew版本。

Answer 1

这是粗心实现运算符/（constT

#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;
}

注释掉“x=512”行后，输出为

512 256 128 

取消对该行的注释，输出将更改为

1024 512 256 

由于在您的示例中，除法运算符的左侧参数是临时的，因此结果是未定义的。

使现代化

正如Jonathan Wakely正确指出的那样，在这个例子中，由于使用了auto，基于延迟评估的实现成为了一个问题。

Answer 2

valray和auto不能很好地混合。

这将创建一个临时对象，然后对其应用操作符/：

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

libstdcvalray使用表达式模板，以便运算符/返回一个轻量级对象，该对象引用原始参数并懒惰地计算它们。你使用const car

它将工作罚款，如果你这样做：

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

更新：从今天起，GCC trunk将给出这个示例的预期结果。我已经修改了我们的valarray表达式模板，使其不易出错，因此创建悬挂引用更加困难（但仍然不是不可能）。新的实施应包括在明年的GCC 9中。