[解決済み] インライン版と非インライン版で異なる値を返す関数

質問

同じ関数で、片方はインライン、もう片方はインラインでないという違いのみで、2つのバージョンが異なる値を返すことができるのはなぜでしょうか？これは私が今日書いたいくつかのコードですが、私はそれがどのように動作するのかわかりません。

#include <cmath>
#include <iostream>

bool is_cube(double r)
{
    return floor(cbrt(r)) == cbrt(r);
}

bool inline is_cube_inline(double r)
{
    return floor(cbrt(r)) == cbrt(r);
}

int main()
{
    std::cout << (floor(cbrt(27.0)) == cbrt(27.0)) << std::endl;
    std::cout << (is_cube(27.0)) << std::endl;
    std::cout << (is_cube_inline(27.0)) << std::endl;
}

すべての出力が等しくなることを期待します。 1 と出力されると思いますが、実際にはこのように出力されます (g++ 8.3.1、flagsなし)。

1
0
1

の代わりに

1
1
1

編集： clang++ 7.0.0ではこのように出力されます。

0
0
0

とg++ -Ofastでこれを実行します。

1
1
1

どのように解決するのですか？

説明

いくつかのコンパイラ（特にGCC）はコンパイル時に式を評価する際により高い精度を使用します。式が定数入力とリテラルのみに依存する場合、式がconstexpr変数に代入されていなくても、コンパイル時に評価されることがあります。この現象が起こるかどうかは

• 式の複雑さ
• コンパイラがコンパイル時の評価を行う際にカットオフとして使用する閾値
• 特殊なケースで使用されるその他のヒューリスティック（clangがループを消去する場合など）。

最初のケースのように式が明示的に提供される場合、複雑さはより低く、コンパイラはコンパイル時にそれを評価する可能性が高いです。

同様に、関数がインラインとマークされている場合、インライン関数が評価を行うことができる閾値を上げるため、コンパイラーはコンパイル時にそれを評価する可能性が高くなります。

より高い最適化レベルもこのしきい値を増加させます。-Ofast の例では、高精度のコンパイル時評価により、すべての式が gcc で true に評価されます。

コンパイラー エクスプローラーでこの挙動を観察することができます。O1 でコンパイルされた場合、インラインとマークされた関数だけがコンパイル時に評価されますが、-O3 では両方の関数がコンパイル時に評価されます。

• -O1 : https://godbolt.org/z/u4gh0g
• -O3 : https://godbolt.org/z/nVK4So

注：コンパイラエクスプローラの例では printf の代わりにiostreamを使用しています。これは、メイン関数の複雑さを軽減し、効果をより見やすくするためです。

実証しているのは inline は実行時評価に影響を与えないことを示す

標準入力から値を取得することで、どの式もコンパイル時に評価されないようにすることができます。これを実行すると、ここで示すように3つの式はすべてfalseを返します。 https://ideone.com/QZbv6X

#include <cmath>
#include <iostream>

bool is_cube(double r)
{
    return floor(cbrt(r)) == cbrt(r);
}
 
bool inline is_cube_inline(double r)
{
    return floor(cbrt(r)) == cbrt(r);
}

int main()
{
    double value;
    std::cin >> value;
    std::cout << (floor(cbrt(value)) == cbrt(value)) << std::endl; // false
    std::cout << (is_cube(value)) << std::endl; // false
    std::cout << (is_cube_inline(value)) << std::endl; // false
}

と対比させる この例 では、同じコンパイラ設定を使用しますが、コンパイル時に値を提供し、より高精度のコンパイル時評価を行います。