爲什麼GCC優化不適用於valarrays？

Question

這是一個簡單的C++程序使用valarrays：

#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; 
} 

如果我編譯並這樣運行：

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

如預期的輸出：

512 256 128 

然而，如果我編譯並像這樣運行：

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

輸出是：如果我使用-O1優化參數

0 0 0 

同樣的情況。

GCC版本（最新的的Archlinux）：

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

不過，如果我嘗試用鏗鏘，既

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

和

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

產生同樣正確的結果：

512 256 128 

鏘的版本是：

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

我也Debian的，其中可執行產生正確的結果，試圖用GCC 4.9.2。

這是GCC中的一個可能的錯誤還是我做錯了什麼？任何人都可以重現嗎？

編輯：我設法在Mac OS上的GCC 6的自制版本上也重現該問題。

Answer 1

valarray和auto混合不好。

這就形成了一個臨時的物體，然後應用operator/它：

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

的的libstdC++ valarray使用表達式模板以便operator/返回指原始參數和懶惰地評估它們的輕質對象。您使用const auto&這會導致將表達式模板綁定到引用，但不會延長表達式模板引用的臨時表的生命週期，因此，當評估發生時臨時已經超出範圍，並且其內存已經重複使用。

這將正常工作，如果你這樣做：

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

Answer 2

這是草率地實施使用懶評價operator/ (const T& val, const std::valarray<T>& rhs)（超過valarrays並極有可能其他運營商）的結果：

#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; 
} 

隨着註釋掉「x = 512」行，輸出是

512 256 128 

取消註釋該行和輸出更改爲

1024 512 256 

由於在您的示例中，除法運算符的左側參數是臨時的，因此結果未定義。

UPDATE

作爲Jonathan Wakely正確pointed out，懶惰評價基於實現變得在這個例子中一個問題由於auto用法。