分配给 gslice_array 会产生运行时错误答案

【问题标题】：assigning to gslice_array gives runtime error分配给 gslice_array 会产生运行时错误
【发布时间】：2020-01-24 15:17:19
【问题描述】：

我正在尝试构建一个派生自std::valarray<T> 的类，以便在其上使用我自己的方法。我遇到了一个关于使用operator[] 赋值的问题。经过一番努力，我想我终于发现了问题所在。虽然分配给std::slice_array<T> 不会构成问题，但分配给std::gslice_array<T> 会。

这是重现问题的代码：

#include <valarray>
#include <cassert>
#include <iostream>

int main() {
    const size_t rows = 16;
    const size_t cols = 24;
    assert(rows%8 == 0);
    assert(cols%8 == 0);

    // return b_th 8x8 block
    auto get_block = [&rows, &cols](size_t b) -> std::gslice {
        return std::gslice((b / (cols/8))*8*cols + (b % (cols/8))*8, {8, 8}, {cols, 1});
    };

    // zeros(rows, cols) but 1D
    std::valarray<int> v(0, rows*cols);

    auto print = [&rows, &cols, &v]() -> void {
        for (size_t i=0; i<rows; i++) {
            for (size_t j=0; j<cols; j++)
                std::cout << " " << v[i*cols + j];
            std::cout << "\n";
        }
        std::cout << std::endl;
    };
    print();

    // this is OK
    v[get_block(1)] = 1;
    print();

    // this is also OK
    std::slice_array<int> s = v[std::slice(2*cols, cols, 1)];
    s = 2;
    print();

    // ???
    std::gslice_array<int> g = v[get_block(3)];
//  g = 3;  // this line causes runtime error
    print();

    return 0;
}

知道如何解决这个问题吗？

【问题讨论】：

你用的是什么编译器？我的假设是g 使用对由get_block 生成的临时gslice 实例的元素的引用。我可以用G++ 重现同样的问题。但在 MSVC 上工作正常。对于 G++，当我们创建名为 gslice 的实例时问题消失了：auto b = get_block(3); std::gslice_array<int> g = v[b]; g = 3;，这工作正常。
@rafix07 是的，我正在使用 G++。按照您的建议创建新的 gslice 实例时，问题已解决。谢谢！

标签： c++ valarray

【解决方案1】：

如果你使用 g++，你有悬空引用，这会导致未定义的行为和崩溃。

这是 g++ 中的一个错误。

在这一行：

std::gslice_array<int> g = v[get_block(3)];

通过调用get_block(3) 创建gslice 的临时实例。方法valarray::operator[](gslice) 被称为获取这个临时的gslice。让我们看看它的实现：

template<typename _Tp>
inline gslice_array<_Tp>
valarray<_Tp>::operator[](const gslice& __gs)
{
  return gslice_array<_Tp> (_Array<_Tp>(_M_data), __gs._M_index->_M_index);
}

它引用了 const gslice，所以 gslice 的临时实例可以绑定到 __gs，从该方法返回时，gslice_array 的对象由以下人员创建：

  template<typename _Tp>
    inline
    gslice_array<_Tp>::gslice_array(_Array<_Tp> __a,
                    const valarray<size_t>& __i)
    : _M_array(__a), _M_index(__i) {}

其中gslice_array 的_M_array 和_M_index 定义为：

  _Array<_Tp>              _M_array;
  const valarray<size_t>&  _M_index; // <------------- here is reference !

将gslice_array 中的_M_index 分配给__gs._M_index->_M_index。 __gs._M_index 是什么？它是gslice 的内部结构，命名为_Indexer。它使用引用计数器机制延长寿命本身。 _Indexer 的引用计数器只有在以下情况下才能增加 gslice 被复制（通过复制构造函数或复制赋值运算符），但这些都没有在此代码中执行操作。因此，当gslice作为临时对象被删除时，__gs中的_M_index也被删除，最终产生悬空引用。

错误在哪里？保留对索引器成员的引用，当gslice 被删除时，该成员被删除。如果索引器持有指向 valarray 的指针而不是引用，它就不会发生。引用的存储不是过渡性的。

作为解决方法，创建gslice 的 L 值实例，如下所示：

auto b = get_block(3);
std::gslice_array<int> g = v[b];
g = 3;
print();

然后，一切正常。

【讨论】：