使用Clang中具有函数本地类型的模板的类型计数器出现意外结果

Unexpected result for a type counter using templates with function local types in Clang

本文关键字：类型 计数器 结果 意外 Clang 函数 使用      更新时间：2023-10-16

我编写了一个基于两种类型的类模板，并根据其模板参数为其分配了唯一索引：

template<typename SK,typename T>
struct Component {
    static uint const index;
};

预期是，对于每种新类型，index都会递增：

Component<X,A>::index; // 0
Component<X,B>::index; // 1
Component<Y,A>::index; // 0
Component<Y,B>::index; // 1
// ...etc

分配索引的完整代码如下：

using uint = unsigned int;
template<typename SK,typename T>
struct Component
{
    static uint const index;
};
template<typename SK>
class ComponentCount
{
    template<typename CSK,typename CT>
    friend struct Component;
private:
    template<typename T>
    static uint next() {
        return ComponentCount<SK>::get_counter();
    }
    static uint get_counter()
    {
        static uint counter = 0;
        return counter++;
    }
};

这与GCC(5.1(和MSVC中预期的一样，并进行以下测试：

// global scope
struct X {};
struct Y {};
int main()
{
    // function scope
    struct Z{};
    uint x0 = Component<X,int>::index;
    uint x1 = Component<X,double>::index;
    uint x2 = Component<X,double>::index;
    uint x3 = Component<X,std::string>::index;
    uint x4 = Component<X,int>::index;
    uint x5 = Component<X,int>::index;
    std::cout << x0 << ", " << x1 << ", " << x2 << ", "
              << x3 << ", " << x4 << ", " << x5 << std::endl;
    uint y0 = Component<Y,int>::index;
    uint y1 = Component<Y,double>::index;
    uint y2 = Component<Y,double>::index;
    uint y3 = Component<Y,std::string>::index;
    uint y4 = Component<Y,int>::index;
    uint y5 = Component<Y,int>::index;
    std::cout << y0 << ", " << y1 << ", " << y2 << ", "
              << y3 << ", " << y4 << ", " << y5 << std::endl;
    uint z0 = Component<Z,int>::index;
    uint z1 = Component<Z,double>::index;
    uint z2 = Component<Z,double>::index;
    uint z3 = Component<Z,std::string>::index;
    uint z4 = Component<Z,int>::index;
    uint z5 = Component<Z,int>::index;
    std::cout << z0 << ", " << z1 << ", " << z2 << ", "
              << z3 << ", " << z4 << ", " << z5 << std::endl;
    return 0;
}

输出为

0, 1, 1, 2, 0, 0
0, 1, 1, 2, 0, 0
0, 1, 1, 2, 0, 0

然而，Clang(3.6.1(的输出不同：

0, 1, 1, 2, 0, 0
0, 1, 1, 2, 0, 0
5, 2, 2, 3, 5, 5

具体来说，为函数局部类型(即"Z"(生成的索引会产生一些奇怪的情况。就像每次调用Component<Z,...>时，它们都会递增并重新分配索引一样。

为什么会发生这种情况？这是编译器错误吗？在使用带有模板的函数本地类型(C++11之后(时，是否有任何特殊考虑？

一个完整的例子可以在这里找到：http://coliru.stacked-crooked.com/a/7fcb989ae6eab476

===编辑===

我决定把这个问题发布到clang的错误跟踪器上，所以如果其他人遇到这个问题：

https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=24048

这对我来说像是一个bug。我不知道C++11规则应该会对函数的局部类型和全局类型产生影响。

如果转储汇编程序，您可以注意到，对于X和Y，值是实际计算的，而对于Z，它们是预先计算的。计数器静态变量初始化的保护变量根本没有生成。

.Ltmp87:
    #DEBUG_VALUE: main:z5 <- 5
    #DEBUG_VALUE: main:z4 <- 5
    #DEBUG_VALUE: main:z3 <- 3
    #DEBUG_VALUE: main:z2 <- 2
    #DEBUG_VALUE: main:z1 <- 2
    #DEBUG_VALUE: main:z0 <- 5
    .loc    6 54 5                  # main.cpp:54:5
    movl    std::cout, %edi
    movl    $5, %esi
    .loc    6 74 5                  # main.cpp:74:5
    callq   std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(unsigned int)

我不知道这是否是clang中的一个错误，但接下来您的当前版本Component:：template似乎有问题。

为了说明这一点，我将功能成员的访问权限从"private"更改为"public"。然后使用以下代码：

for(int i=0; i<5;++i)
    std::cout<< ComponentCount<int>::next<int>() <<" ";

我得到：

0 1 2 3 4

所以，也许你应该考虑将next的实现更改为这样的东西：

template<typename SK>
class ComponentCount
{
    template<typename CSK,typename CT>
    friend struct Component;
private:
    template<typename T>
    static uint next() {
        static uint index = get_counter();
        return index;
    }
    static uint get_counter()
    {
        static uint counter = 0;
        return counter++;
    }
};

有了这个，我在gcc、clang3.6和VS2015 上得到了预期的结果

g++(GCC(5.1.0版权所有(C(2015自由软件基金会，股份有限公司本是自由软件；有关复制条件，请参见来源。没有担保甚至不考虑适销性或特定产品的适用性目的。

0，1，1，2，0，0

0，1，1，2，0，0

0，1，1，2，0，0

clang 3.6.0版(标签/RERELEASE_360/最终235480(目标：x86_64-unknown-linux-gnu线程型号：posix

0，1，1，2，0，0

0，1，1，2，0，0

0，1，1，2，0，0

最后的代码+运行gcc&coliru 发出叮当声

[edit]打字错误

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