glibcxx STL 在 std::valarray::sum() 的实现中是不是不正确？

Posted 2023-02-21

【中文标题】glibcxx STL 在 std::valarray::sum() 的实现中是不是不正确？

【英文标题】：Is the glibcxx STL incorrect in its implementation of std::valarray::sum()?glibcxx STL 在 std::valarray::sum() 的实现中是否不正确？

【发布时间】：2018-10-17 18:37:46

【问题描述】：

当我遇到我认为编译器的 STL 实现中的错误时，我正在玩弄 valarrays。这是我可以产生的最小示例：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <iomanip>
#include <valarray>

using namespace std;

int main()

    valarray<int> Y(0xf00d, 1);
    valarray<valarray<int>> X(Y, 1);
    cout << "Y[0]           = " << std::hex << Y[0]       << '\n';
    cout << "X[0][0]        = " << std::hex << X[0][0]    << '\n';
    cout << "X[0].size()    = " << X[0].size()            << '\n';
    cout << "X.sum().size() = " << X.sum().size()         << '\n';

这将输出：

$ g++ -std=c++17 -O2 -Wall -pedantic -pthread main.cpp && ./a.out
Y[0]           = f00d
X[0][0]        = f00d
X[0].size()    = 1
X.sum().size() = 0

你可以在coliru编译运行它

为什么我认为这是一个错误？因为按照标准（26.6.2.8）

T sum() const;

这个函数只能为类型 T 实例化 可以应用哪个运算符+=。这个函数返回所有的总和 数组的元素。如果数组的长度为 0，则行为 未定义。如果数组的长度为 1，则 sum() 返回 元素0。否则，通过应用计算返回值 operator+= 到数组元素和所有其他元素的副本 以未指定的顺序排列数组。

valarray 确实有一个+= operator

所以我希望X.sum() 与X[0] 具有相同的值。但显然不是这样，因为它的大小是 0 而不是 1。

我查看了sum() 的实现并将其追溯到这段代码：

  //
  // Compute the sum of elements in range [__f, __l)
  // This is a naive algorithm.  It suffers from cancelling.
  // In the future try to specialize
  // for _Tp = float, double, long double using a more accurate
  // algorithm.
  //
  template<typename _Tp>
    inline _Tp
    __valarray_sum(const _Tp* __f, const _Tp* __l)
    
      _Tp __r = _Tp();
      while (__f != __l)
        __r += *__f++;
      return __r;
    

而且我们知道问题出在哪里。代码将总和累加到__r，但不是用valarray 中的第一项初始化__r，而是默认构造。 valarray 的默认构造函数会创建一个大小为 0 的数组。所以最终的结果仍然是一个大小为 0 的 valarray。

我对标准的理解是否有效（并且 glibcxx STL 存在错误）？还是应该改正？

为了记录，我在cygwin下使用g++ 7.3.0，但它是在coliru上复制的，它可能不在cygwin下运行......

【问题讨论】：

是的，__r 应该是现有元素的副本。

clang 按您的预期工作：wandbox.org/permlink/Imd52JDct8hRFWSB.

也适用于 cl。

谢谢，我没有设置来测试其他编译器。我想我会开一个错误票。我害怕被公然错误...

【参考方案1】：

这对我来说是一个错误。 sum()

需要： size() > 0。此函数只能针对可以应用operator+= 的类型T 实例化。

并且valarray 确实有operator +=，所以它符合条件。我是operator +=

需要： size() == v.size()。如果指定的运算符可以应用于类型 T 的两个操作数，则这些运算符中的每一个只能针对类型 T 实例化。 valarray 复合赋值运算符左侧元素的值不依赖于左侧的另一个元素。

因此，通过执行_Tp __r = _Tp();，它们会生成一个valarray，其size() 不等于元素的大小，因此它不能与operator += 一起使用。更正确的实现是

  template<typename _Tp>
    inline _Tp
    __valarray_sum(const _Tp* __f, const _Tp* __l)
    
      _Tp __r = *__f++; // this is okay as the function is requires size > 0.  It is the users responsibility to make sure that is the case
      while (__f != __l)
        __r += *__f++;
      return __r;
    

【讨论】：

谢谢，我已经创建了一个 bugzilla 问题：gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=87641 当在 GCC 方面确认错误时，我会接受你的回答。

@fjardon 酷。这是一个很快的转变。

现在在所有活动的 GCC 分支中修复，完全使用此处显示的解决方案（这不仅使函数正确，而且避免检查第一个元素的循环条件，这是多余的，因为 __f != __l 最初)。

@JonathanWakely 我的代码中有一个错误（多么讽刺，对）我有while (__f++ != __l)，但它应该是while (__f != __l)

啊，好点子！所以我的解决方法正是你的回答现在，而不是十分钟前:)