在我的可变参数模板中获取 UB，按元素对可变数量的向量求和答案

【问题标题】：Getting UB in my variadic template summing a variable number of vectors element-wise在我的可变参数模板中获取 UB，按元素对可变数量的向量求和
【发布时间】：2021-02-07 10:25:06
【问题描述】：

我正在尝试创建一个函数AddVector，它可以明智地添加（可变）数量的向量元素。我想我明白了，但是当我得到错误的输出时，我显然没有。我正在添加三个双精度向量，每个大小为 5，包含 1+2+1，因此我期望

4 4 4 4 4

我明白了

1.36234e-316 2.0326e-316 4 4 4

这显然是错误的（可能是未初始化的内存？）

我使用 CppInsights 查看了翻译后的代码，但这似乎还可以。我在这里做错了什么？

我的代码：

#include <vector>
template<typename T>
using Vec = std::vector<T>;

template<typename T>
auto SumAndIncVcIt(T& t) {
    return *t++;
}

template<typename T, typename... Args>
auto SumAndIncVcIt(T& t, Args&... args) {
    return *t++ + SumAndIncVcIt(args...);
}

#include <tuple>
template<typename... Args>
auto VcBegins(Args... args){
    return std::make_tuple(cbegin(args)...);
}

template<typename T, size_t... Is>
auto SumAndIncVcIts_impl(T& t, std::index_sequence<Is...>) {
    return SumAndIncVcIt(std::get<Is>(t)...);
}

template<class Tuple>
auto SumAndIncVcIts(Tuple& t) {
    return SumAndIncVcIts_impl(t,
        std::make_index_sequence<std::tuple_size<Tuple>{}>{}
    );
}

template<typename T, typename... Args>
Vec<T> AddVector(Vec<T> const& vt, Vec<Args> const&...  vargs){
    auto vret = Vec<T>(size(vt));
    auto vcIts = VcBegins(vt, vargs...);
    auto retIt = begin(vret);
    while(retIt != end(vret)){
        *retIt++ = SumAndIncVcIts(vcIts);
    }
    return vret;
}

#include<iostream>

int main() {
    constexpr auto size = 5;
    Vec<double> a(size, 1.0), b(size, 2.0);
    auto c = AddVector(a, b, a);

    for(auto const& el : c){
        std::cout << el << " ";
    }
}

附言是的，我应该使用 SFINEA 或概念。

【问题讨论】：

标签： c++ c++17 variadic-templates undefined-behavior

【解决方案1】：

~~不确定你的问题出在哪里，~~你自己找到了:) ...但这就是我用 C++17 和大小实现它的方式：

#include <vector>
#include <algorithm>

template<typename T>
using Vec = std::vector<T>;

template<typename T, typename...Args>
Vec<T> AddVector_impl(Vec<Args> const & ... vecs){
    auto sizes = {vecs.size()...};
    auto new_size = *std::min_element(sizes.begin(),sizes.end());

    Vec<T> res(new_size);

    for(std::size_t i=0;i<new_size;++i){
        res[i]=(vecs[i]+...);
    }
    return res;
}

// Ensures at least one vector, also sets its return type.
template<typename T, typename... Args>
Vec<T> AddVector(Vec<T> const& vt, Vec<Args> const&...  vargs){
    return AddVector_impl<T>(vt,vargs...);
}

#include <iostream>
int main() {
    constexpr auto size = 5;
    Vec<double> a(size, 1.0), b(size, 2.0);
    auto c = AddVector(a, b, a);

    for(auto const& el : c){
        std::cout << el << " ";
    }
}

Live Godbolt demo

输出：

4 4 4 4 4

仅迭代器解决方案

#include <vector>
#include <algorithm>

template<typename T>
using Vec = std::vector<T>;


template<typename T, typename...Args>
Vec<T> AddVector_impl(Vec<Args> const & ... vecs){
    auto its = std::tuple(vecs.cbegin()...);

    auto add_inc = [](auto&... iters){
        return ((*iters++) + ... );
    };
    auto end_check = [&](auto&...iters){
        return ((iters!=vecs.cend()) && ...);
    };
    Vec<T> res;
    auto it = std::back_insert_iterator(res);
    while(std::apply(end_check,its)){
        *it++=std::apply(add_inc,its);
    }
    return res;
}

template<typename T, typename... Args>
Vec<T> AddVector(Vec<T> const& vt, Vec<Args> const&...  vargs){
    return AddVector_impl<T>(vt,vargs...);
}

#include <iostream>
int main() {
    constexpr auto size = 5;
    Vec<double> a(size, 1.0), b(size, 2.0);
    auto c = AddVector(a, b, a);

    for(auto const& el : c){
        std::cout << el << " ";
    }
}

Live Godbolt demo.

【讨论】：

谢谢。我发现了我的错误。我在 VcBegins... 无效的迭代器中传递值。无论如何，我会研究你的解决方案。我想使用迭代器，制作类似 STL 的算法。
@JHBonarius 好吧，是的，迭代器让这变得相当复杂。但是您仍然使用 size 函数，它不适用于迭代器。
真的。但如果接口是AddVector(cbegin(v1), cend(v1), cbegin(v2), cbegin(v3), ...)，我可以使用std::distance。会有一个大问题是向量的长度不相等......我真的很感谢你的回答;）也许我应该在 CodeReview 上发布这个
p.s.，+0 的原因是什么？对于没有采用 int 的 operator+ 重载的任何类型 T，它将失败。
@JHBonarius 我发布了一个仅使用迭代器的解决方案，我重用了你的元组想法:)

【解决方案2】：

自己找到的...

template<typename... Args>
auto VcBegins(Args... args){
    return std::make_tuple(cbegin(args)...);
}

按值传递，因此向量被复制，我得到无效的迭代器

当然应该是

template<typename... Args>
auto VcBegins(Args const&... args){
    return std::make_tuple(cbegin(args)...);
}

【讨论】：