令人困惑的表达式模板与 O3 的隔离错误

Befuddling Expression Template Segfault with O3

本文关键字：O3 隔离 错误 表达式      更新时间：2023-10-16

在我的gcc-4.8.1上，我用两个命令编译了以下程序：

g++ -Wfatal-errors -std=c++11 -Wall -Werror test.cpp -o test -g
g++ -Wfatal-errors -std=c++11 -Wall -Werror test.cpp -o test -O3 -g

第一个可执行文件具有预期的输出，但第二个可执行文件出现段错误。 问题是很难调试，因为-O3代码过于混乱，-g调试信息无法保留意义，因此gdb无法翻译源代码中发生的事情。因此，我开始插入打印语句。 正如我所料，打印语句会更改结果。 使用调试打印，它工作得很好！

这是我的表达式模板源：

//test.cpp
#include <vector>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;
typedef vector<int> Valarray;
template<typename L, typename R>
struct BinOpPlus {
  const L& left;
  const R& right;
  BinOpPlus(const L& l, const R& r)
    : left(l), right(r)
  {}
  int operator[](int i) const { 
    int l = left[i];
    //cerr << "Left: " << l << endl; //uncomment to fix segfault
    int r = right[i];
    //cerr << "Right: " << r << endl; //uncomment to fix segfault
    return l + r;
  }
};
template<typename L, typename R>
BinOpPlus<L, R> operator+(const L& left, const R& right){
  return BinOpPlus<L, R>(left, right);
}
int main() {
  //int size = 10000000;
  int size = 10;
  Valarray v[3];
  for(int n=0; n<3; ++n){
    for(int i=0; i<size; ++i){
      int val = rand() % 100;
      v[n].push_back(val);
    }
  }
  auto out = v[0] + v[1] + v[2];
  int sum = 0;
  for(int i=0; i<size; ++i){
    cerr << "Checkpoint!" << endl;
    sum += out[i]; //segfaults here
    cerr << "Sum: " << sum << endl;
  }
  cout << "Sum: " << sum << endl;
  return 0;
}

自从-O3给了我一个不正确/不可靠的二进制文件以来，已经有很长时间了。 我首先假设我在代码中做错了什么，但还不够错误，-O0无法证明它。 有人知道我做错了什么吗？

在这一行中

auto out = v[0] + v[1] + v[2];

out的类型是 BinOpPlus< BinOpPlus<ValArray, ValArray>, Valarray> .由于您的BinOpPlus存储对其参数的引用，并且BinOpPlus<ValArray,ValArray>是临时的，因此您具有未定义的行为。

通常像这样的表达式模板使用特征来决定如何存储它们的参数，以便您可以通过引用（并假设用户不会搞砸）和其他 ET 按值存储（无论如何它们都非常小）。

此外，将auto与算术 ET 一起使用至少被认为是有问题的，因为它很少产生预期的类型。正是出于这个原因，有一些建议引入一种operator auto来自定义 ET 中自动推断的类型。

这是一种预感。

在行中

auto out = v[0] + v[1] + v[2];

你有临时对象。这可能会被-O3标志删除。我会尝试以下方法：

auto out1 = v[1] + v[2];
auto out = v[0] + out1;

将代码更改为不使用结构中的引用成员。 我相信当您在此处进行添加时，引用成员会使复制操作变得混乱：

auto out = v[0] + v[1] + v[2];

例如：

template<typename L, typename R>
struct BinOpPlus {
  const L left;
  const R right;

进行此更改可以正常工作。

另外，仅供参考，当使用带有完整警告（/W4）的Visual Studio 2013编译代码时，我们收到以下警告：

警告 C4512："BinOpPlus"：无法生成赋值运算符。

因此，这表明任何复制都可能产生不良影响。

没有参考的良好运行的现场示例：http://ideone.com/JKxoDv

带有引用的错误运行的实时示例：http://ideone.com/7oSoJB

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