Intel C++ 无法将 `T **` 转换为 `T const * const *`,GCC 可以

Intel C++ cannot convert `T **` to `T const * const *`, GCC can

问题

现有代码的扩展

我有一个数字库,它的设计考虑了一种“风味”。 现在我想概括一下。基本数据结构是一个“旋量”,它 本身是一个多维矩阵。有很多功能需要 这些旋量的数组。广义函数需要采用一个这样的旋量 每种口味的数组。

假设有一个函数,它至少执行以下操作:

void copy_spinor(Spinor *out, const Spinor *in) {
    std::cout << out << " " << in << "\n";
}

我现在的概括是这样的:

void copy_spinor(Spinor *out[num_flav], const Spinor *const in[num_flav]) {
    std::cout << "Fwd: ";
    copy_spinor(out[0], in[0]);
}

在真正的代码中,有一个遍历所有num_flav的循环,但那不是真的 此处演示需要。

据我了解,必须将此解读为 const Spinor *(in[num_flav]), 所以 in 是指向可能 num_flav 元素(或另一个 数量,因为 foo[] 只是函数参数中的 *foo)类型 指向常量旋量的指针。

问题是使用 Spinor *non_const[2] 时无法编译 (没有 const),请参阅 我之前的 问题。从那里的答案我 已经了解到这不能编译,因为在函数内 copy_spinor,指针non_const[0]可以指向一些 const 数组 Spinor *。然后 non_const 将指向 const 数据。 因此那是行不通的。

我的结论是,加上另一个 const就会正确:

void copy_spinor(Spinor *out[num_flav], const Spinor *const in[num_flav]) {}

当我现在将 non_const 作为第二个参数传递时,该函数无法 将 in[0] 更改为任何内容,因为该指针现在是不可变的。这有 GCC 6.3 为我提供了很好的服务。现在使用 Intel C++ 17 投入生产,它 不再工作了。

最小的工作示例如下:

#include <cstdint>

typedef float Spinor[3][4][2][8];

template <uint8_t num_flav>
class Solver {
  public:
    void copy_spinor(Spinor *out, const Spinor *in) {
        std::cout << out << " " << in << "\n";
    }

    void copy_spinor(Spinor *out[num_flav], const Spinor *const in[num_flav]) {
        std::cout << "Fwd: ";
        copy_spinor(out[0], in[0]);
    }
};

int main(int argc, char **argv) {
    Spinor *s1 = new Spinor[10];
    Spinor *s2 = new Spinor[10];

    Spinor *s1_a[1] = {s1};
    Spinor *s2_a[1] = {s2};

    Solver<1> s;

    s.copy_spinor(s2_a, s1_a);
}

在 GCC 上,它显然解析为第二个 copy_spinor 重载。这 变量 s1_a 扮演前一个 non_const 的角色,允许作为 一个论点。

英特尔 C++ 17 的问题

然而,Intel C++ 17 不接受:

$ icpc -Wall -pedantic const-spinor-const.cpp  --std=c++11
const-spinor-const.cpp(23): error: no instance of overloaded function "Solver<num_flav>::copy_spinor [with num_flav=(uint8_t={unsigned char})'[=14=]1']" matches the argument list
            argument types are: (Spinor *[1], Spinor *[1])
            object type is: Solver<(uint8_t)'[=14=]1'>
      s.copy_spinor(s2_a, s1_a);
        ^
const-spinor-const.cpp(11): note: this candidate was rejected because arguments do not match
      void copy_spinor(Spinor *out[num_flav], const Spinor *const in[num_flav]) {}
           ^
const-spinor-const.cpp(10): note: this candidate was rejected because arguments do not match
      void copy_spinor(Spinor *out, const Spinor *in) {}
           ^

错误消息不是特别有用,因为它没有说明什么 不允许转换。似乎 const 就是问题所在。

英特尔 C++ 是否有我想念的地方?它是否缺少功能或 我使用了非官方的 GCC 扩展吗?这是英特尔 C++ 中的错误还是 海湾合作委员会?

更新:该示例还使用当前的 Clang 进行编译。

非模板Class

当 class Solver 不是模板 class 时,同样的问题仍然存在。 由于 T a[2] 与函数参数中的 T a[2]T *a 相同,我可以 也可以这样写函数,不需要 uint8_t num_flav:

void copy_spinor(Spinor *out[], const Spinor *const in[]) {
    std::cout << "Fwd: ";
    copy_spinor(out[0], in[0]);
}

还是一样的错误

免费功能

同样的问题也发生在非成员非好友非模板函数上:

void free_spinor(Spinor *out, const Spinor *in) {
    std::cout << out << " " << in << "\n";
}

void free_spinor(Spinor *out[], const Spinor *const in[]) {
    std::cout << "Fwd: ";
    free_spinor(out[0], in[0]);
}

报错信息是一样的:

$ icpc -Wall -pedantic const-spinor-const.cpp  --std=c++11
const-spinor-const.cpp(97): error: no instance of overloaded function "free_spinor" matches the argument list
            argument types are: (Spinor *[1], Spinor *[1])
      free_spinor(s2_a, s1_a);
      ^
const-spinor-const.cpp(30): note: this candidate was rejected because arguments do not match
  void free_spinor(Spinor *out[], const Spinor *const in[]) {
       ^
const-spinor-const.cpp(26): note: this candidate was rejected because arguments do not match
  void free_spinor(Spinor *out, const Spinor *in) {
       ^

解决方案尝试

为了运行生产中的代码,我看到了以下选项。 None 的 他们特别有吸引力。

前进的好方法是什么?我可以改变我的新功能 想要,但我想尽可能避免接触调用者代码。

常量包装器

当我在 main 函数中更改 s1_a 的定义以具有两个 const,它编译:

const Spinor *const s1_a[1] = {s1};

然后使用正确的参数类型调用函数 copy_spinor

通用代码的每个用户都必须编写这些 const 每个函数调用的包装器。那会变得很乱。

删除常量正确性。

我可以从函数参数参数中删除最左边的 const。那 在两个编译器上都能干净地编译。但是,我确实想证明我是 不更改该数组中的任何内容,因此其值应为 const.

部分解决方案是使用一些预处理器常量来删除 const 仅适用于英特尔编译器。

#ifdef __INTEL_COMPILER
#define ICPC_CONST
#else
#define ICPC_CONST const
#endif

也许用户将一些旋量定义为常量。然后我被卡住了,需要 在那里设置常量:

const Spinor *s3_a[1] = {s3};

s.copy_spinor(s2_a, s3_a);

添加 const 应该比删除它更容易,所以这个解决方案是 很缺乏。此外,上游作者可能会拒绝我的更改,因为 他的代码中的更改。

为每个函数添加一个非常量重载

可以为每个函数添加重载。我有两种变体 通用功能,第二个功能在我使用时启用 英特尔编译器:

void copy_spinor(Spinor *out, const Spinor *in) {
    std::cout << out << " " << in << "\n";
}

void copy_spinor(Spinor *out[num_flav], const Spinor *const in[num_flav]) {
    std::cout << "Fwd: ";
    copy_spinor(out[0], in[0]);
}

#ifdef __INTEL_COMPILER
void copy_spinor(Spinor *out[num_flav], Spinor *const in[num_flav]) {
    std::cout << "Fwd2: ";
    copy_spinor(out[0], in[0]);
}
#endif

效果很好,只是有些代码重复。自从我添加 函数只是重用现有的函数,它不是 那么多 代码 复制。还是违反了DRY原则。

另一个缺点是重载的次数是2^N,其中N是 const * 个参数的数量。有函数占用 像这样的三个参数,因此我需要八份。

让模板推导出常量

使用模板可以抽象出 const SpinorSpinor。我 可以将函数编写为模板,这样 S 可以是任一数据类型。 使用 static_assert 会给出信息量稍大的错误消息。

template <typename S>
void copy_spinor(Spinor *out[num_flav], S *const in[num_flav]) {
    static_assert(std::is_same<Spinor, S>::value ||
                      std::is_same<const Spinor, S>::value,
                  "Template parameter must be `const Spinor` or `Spinor`.");

    std::cout << "Fwd: ";
    copy_spinor(out[0], in[0]);
}

理想情况下,我想指定 S 只能是 Spinorconst Spinor。也许这对于 C++14 及更高版本是可能的,我必须坚持 C++11.

这个解决方案看起来很干净,我可以添加一个模板参数和一个断言 对于函数中的每个参数。这将很好地扩展并且没有 代码重复。唯一的缺点可能是更长的编译时间(已经 相当长,但不是很重要)和不太有用的错误消息 (希望覆盖static_assert)。

使用 int ** 调用时的错误消息对于 GCC 如下:

const-spinor-const.cpp: In instantiation of 'void Solver<num_flav>::t_copy_spinor(float (**)[3][4][2][8], S* const*) [with S = int; unsigned char num_flav = 1u; Spinor = float [3][4][2][8]]':
const-spinor-const.cpp:86:36:   required from here
const-spinor-const.cpp:40:9: error: static assertion failed: Template parameter must be `const Spinor` or `Spinor`.
         static_assert(std::is_same<Spinor, S>::value ||
         ^~~~~~~~~~~~~
const-spinor-const.cpp:45:20: error: no matching function for call to 'Solver<1u>::copy_spinor(float (*&)[3][4][2][8], int* const&)'
         copy_spinor(out[0], in[0]);
         ~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~
const-spinor-const.cpp:29:10: note: candidate: void Solver<num_flav>::copy_spinor(float (*)[3][4][2][8], const float (*)[3][4][2][8]) [with unsigned char num_flav = 1u; Spinor = float [3][4][2][8]]
     void copy_spinor(Spinor *out, const Spinor *in) {
          ^~~~~~~~~~~
const-spinor-const.cpp:29:10: note:   no known conversion for argument 2 from 'int* const' to 'const float (*)[3][4][2][8]'
const-spinor-const.cpp:33:10: note: candidate: void Solver<num_flav>::copy_spinor(float (**)[3][4][2][8], const float (* const*)[3][4][2][8]) [with unsigned char num_flav = 1u; Spinor = float [3][4][2][8]]
     void copy_spinor(Spinor *out[num_flav], const Spinor *const in[num_flav]) {
          ^~~~~~~~~~~
const-spinor-const.cpp:33:10: note:   no known conversion for argument 1 from 'float (*)[3][4][2][8]' to 'float (**)[3][4][2][8]'

在评论中指出使用enable_if。这样,我的功能 如下所示:

template <typename S>
typename std::enable_if<std::is_same<const Spinor, const S>::value,
                        void>::type
t2_copy_spinor(Spinor *out[num_flav], S *const in[num_flav]) {
    std::cout << "Fwd: " << typeid(S).name() << " " << typeName<S>() << " ";
    copy_spinor(out[0], in[0]);
}

这个更短,也许更简洁。错误信息不包含 不过,不再是我手写的信息了。至少不会出现错误 函数中 copy_spinor 但在调用站点,所以用户知道 哪里出了问题。那也许更好。 enable_if 有点 自我解释,至少对更有经验的模板用户。

const-spinor-const.cpp: In function 'int main(int, char**)':
const-spinor-const.cpp:86:37: error: no matching function for call to 'Solver<1u>::t2_copy_spinor(float (* [1])[3][4][2][8], int* [2])'
     s.t2_copy_spinor(s2_a, int_array);
                                     ^
const-spinor-const.cpp:51:5: note: candidate: template<class S> typename std::enable_if<std::is_same<const float [3][4][2][8], const S>::value, void>::type Solver<num_flav>::t2_copy_spinor(float (**)[3][4][2][8], S* const*) [with S = S; unsigned char num_flav = 1u]
     t2_copy_spinor(Spinor *out[num_flav], S *const in[num_flav]) {
     ^~~~~~~~~~~~~~
const-spinor-const.cpp:51:5: note:   template argument deduction/substitution failed:
const-spinor-const.cpp: In substitution of 'template<class S> typename std::enable_if<std::is_same<const float [3][4][2][8], const S>::value, void>::type Solver<num_flav>::t2_copy_spinor(float (**)[3][4][2][8], S* const*) [with S = int]':
const-spinor-const.cpp:86:37:   required from here
const-spinor-const.cpp:51:5: error: no type named 'type' in 'struct std::enable_if<false, void>'

enable_if 解决方案看起来比 static_assert 变体更好。

这里是GCC和clang,Intel C++是错的

标准的相关部分是 资格转换 [conv.qual](部分编号可以是 4.4 或 4.5)。 C++11 和 C++1z 之间的措辞发生了变化(成为 C++17)...但是所有版本都允许在从最浅层开始的多个级别添加 const 的代码(C ++03, 11, 14, 1z).

需要注意的一个变化是,多级 const 规则现在适用于指针数组,而以前它仅适用于多个指针。但我们实际上是在处理一个多指针,因为在参数声明中找到的数组语法具有指针语义。

不过,也许值得一试

void copy_spinor(Spinor **out, const Spinor *const *in)

以防编译器在应用规则之前混淆/无法将数组类型调整为函数参数列表中的指针类型。