libstdc++: Fix iterator caching inside range adaptors [PR100479]
authorPatrick Palka <ppalka@redhat.com>
Mon, 24 May 2021 19:24:44 +0000 (15:24 -0400)
committerPatrick Palka <ppalka@redhat.com>
Mon, 24 May 2021 19:24:44 +0000 (15:24 -0400)
This fixes two issues with our iterator caching as described in detail
in the PR.  Since we recently added the __non_propagating_cache class
template as part of r12-336 for P2328, this patch just rewrites the
problematic _CachedPosition partial specialization in terms of this
class template.

For the offset partial specialization, it's safe to propagate the cached
offset on copy/move, but we should still invalidate the cached offset in
the source object on move.

libstdc++-v3/ChangeLog:

PR libstdc++/100479
* include/std/ranges (__detail::__non_propagating_cache): Move
definition up to before that of _CachedPosition.  Make base
class _Optional_base protected instead of private.  Add const
overload for operator*.
(__detail::_CachedPosition): Rewrite the partial specialization
for forward ranges as a derived class of __non_propagating_cache.
Remove the size constraint on the partial specialization for
random access ranges.  Add copy/move/copy-assignment/move-assignment
members to the offset partial specialization for random
access ranges that propagate the cached value but additionally
invalidate it in the source object on move.
* testsuite/std/ranges/adaptors/100479.cc: New test.

libstdc++-v3/include/std/ranges
libstdc++-v3/testsuite/std/ranges/adaptors/100479.cc [new file with mode: 0644]

index 76add25..e1df424 100644 (file)
@@ -1043,6 +1043,67 @@ namespace views::__adaptor
 
   namespace __detail
   {
+    template<typename _Tp>
+      struct __non_propagating_cache
+      {
+       // When _Tp is not an object type (e.g. is a reference type), we make
+       // __non_propagating_cache<_Tp> empty rather than ill-formed so that
+       // users can easily conditionally declare data members with this type
+       // (such as join_view::_M_inner).
+      };
+
+    template<typename _Tp>
+      requires is_object_v<_Tp>
+      struct __non_propagating_cache<_Tp> : protected _Optional_base<_Tp>
+      {
+       __non_propagating_cache() = default;
+
+       constexpr
+       __non_propagating_cache(const __non_propagating_cache&) noexcept
+       { }
+
+       constexpr
+       __non_propagating_cache(__non_propagating_cache&& __other) noexcept
+       { __other._M_reset(); }
+
+       constexpr __non_propagating_cache&
+       operator=(const __non_propagating_cache& __other) noexcept
+       {
+         if (std::__addressof(__other) != this)
+           this->_M_reset();
+         return *this;
+       }
+
+       constexpr __non_propagating_cache&
+       operator=(__non_propagating_cache&& __other) noexcept
+       {
+         this->_M_reset();
+         __other._M_reset();
+         return *this;
+       }
+
+       constexpr _Tp&
+       operator*() noexcept
+       { return this->_M_get(); }
+
+       constexpr const _Tp&
+       operator*() const noexcept
+       { return this->_M_get(); }
+
+       template<typename _Iter>
+         _Tp&
+         _M_emplace_deref(const _Iter& __i)
+         {
+           this->_M_reset();
+           // Using _Optional_base::_M_construct to initialize from '*__i'
+           // would incur an extra move due to the indirection, so we instead
+           // use placement new directly.
+           ::new ((void *) std::__addressof(this->_M_payload._M_payload)) _Tp(*__i);
+           this->_M_payload._M_engaged = true;
+           return this->_M_get();
+         }
+      };
+
     template<range _Range>
       struct _CachedPosition
       {
@@ -1064,27 +1125,26 @@ namespace views::__adaptor
 
     template<forward_range _Range>
       struct _CachedPosition<_Range>
+       : protected __non_propagating_cache<iterator_t<_Range>>
       {
-      private:
-       iterator_t<_Range> _M_iter{};
-
-      public:
        constexpr bool
        _M_has_value() const
-       { return _M_iter != iterator_t<_Range>{}; }
+       { return this->_M_is_engaged(); }
 
        constexpr iterator_t<_Range>
        _M_get(const _Range&) const
        {
          __glibcxx_assert(_M_has_value());
-         return _M_iter;
+         return **this;
        }
 
        constexpr void
        _M_set(const _Range&, const iterator_t<_Range>& __it)
        {
          __glibcxx_assert(!_M_has_value());
-         _M_iter = __it;
+         std::construct_at(std::__addressof(this->_M_payload._M_payload),
+                           in_place, __it);
+         this->_M_payload._M_engaged = true;
        }
       };
 
@@ -1097,6 +1157,27 @@ namespace views::__adaptor
        range_difference_t<_Range> _M_offset = -1;
 
       public:
+       _CachedPosition() = default;
+
+       constexpr
+       _CachedPosition(const _CachedPosition&) = default;
+
+       constexpr
+       _CachedPosition(_CachedPosition&& __other) noexcept
+       { *this = std::move(__other); }
+
+       constexpr _CachedPosition&
+       operator=(const _CachedPosition&) = default;
+
+       constexpr _CachedPosition&
+       operator=(_CachedPosition&& __other) noexcept
+       {
+         // Propagate the cached offset, but invalidate the source.
+         _M_offset = __other._M_offset;
+         __other._M_offset = -1;
+         return *this;
+       }
+
        constexpr bool
        _M_has_value() const
        { return _M_offset >= 0; }
@@ -2238,66 +2319,6 @@ namespace views::__adaptor
     inline constexpr _DropWhile drop_while;
   } // namespace views
 
-  namespace __detail
-  {
-    template<typename _Tp>
-      struct __non_propagating_cache
-      {
-       // When _Tp is not an object type (e.g. is a reference type), we make
-       // __non_propagating_cache<_Tp> empty rather than ill-formed so that
-       // users can easily conditionally declare data members with this type
-       // (such as join_view::_M_inner).
-      };
-
-    template<typename _Tp>
-      requires is_object_v<_Tp>
-      struct __non_propagating_cache<_Tp> : private _Optional_base<_Tp>
-      {
-       __non_propagating_cache() = default;
-
-       constexpr
-       __non_propagating_cache(const __non_propagating_cache&) noexcept
-       { }
-
-       constexpr
-       __non_propagating_cache(__non_propagating_cache&& __other) noexcept
-       { __other._M_reset(); }
-
-       constexpr __non_propagating_cache&
-       operator=(const __non_propagating_cache& __other) noexcept
-       {
-         if (std::__addressof(__other) != this)
-           this->_M_reset();
-         return *this;
-       }
-
-       constexpr __non_propagating_cache&
-       operator=(__non_propagating_cache&& __other) noexcept
-       {
-         this->_M_reset();
-         __other._M_reset();
-         return *this;
-       }
-
-       constexpr _Tp&
-       operator*() noexcept
-       { return this->_M_get(); }
-
-       template<typename _Iter>
-         _Tp&
-         _M_emplace_deref(const _Iter& __i)
-         {
-           this->_M_reset();
-           // Using _Optional_base::_M_construct to initialize from '*__i'
-           // would incur an extra move due to the indirection, so we instead
-           // use placement new directly.
-           ::new ((void *) std::__addressof(this->_M_payload._M_payload)) _Tp(*__i);
-           this->_M_payload._M_engaged = true;
-           return this->_M_get();
-         }
-      };
-  }
-
   template<input_range _Vp>
     requires view<_Vp> && input_range<range_reference_t<_Vp>>
     class join_view : public view_interface<join_view<_Vp>>
diff --git a/libstdc++-v3/testsuite/std/ranges/adaptors/100479.cc b/libstdc++-v3/testsuite/std/ranges/adaptors/100479.cc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ba10b7b
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,113 @@
+// Copyright (C) 2021 Free Software Foundation, Inc.
+//
+// This file is part of the GNU ISO C++ Library.  This library is free
+// software; you can redistribute it and/or modify it under the
+// terms of the GNU General Public License as published by the
+// Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
+// any later version.
+
+// This library is distributed in the hope that it will be useful,
+// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+// MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+// GNU General Public License for more details.
+
+// You should have received a copy of the GNU General Public License along
+// with this library; see the file COPYING3.  If not see
+// <http://www.gnu.org/licenses/>.
+
+// { dg-options "-std=gnu++2a" }
+// { dg-do run { target c++2a } }
+
+// PR libstdc++/100479
+
+#include <ranges>
+#include <testsuite_hooks.h>
+#include <testsuite_iterators.h>
+
+using __gnu_test::test_forward_range;
+using __gnu_test::test_random_access_range;
+
+namespace ranges = std::ranges;
+namespace views = std::views;
+
+void
+test01()
+{
+  // Verify we don't propagate cached iterators when copying/moving an adapted
+  // forward range that memoizes its begin().
+  static int pred_counter;
+  int x[] = {1,2,3,4,5};
+  test_forward_range rx(x);
+  auto is_odd = [](auto n) { ++pred_counter; return n%2 != 0; };
+
+  auto v = rx | views::filter(is_odd);
+  v.begin(); v.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 1 ); // filter_view caches its begin() iterator
+
+  auto w = v;
+  v.begin(); v.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 1 ); // cached iterator not invalidated on copy
+  w.begin(); w.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 2 ); // cached iterator not propagated on copy
+
+  auto z = std::move(w);
+  w.begin(); w.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 3 ); // cached iterator invalidated on move
+  z.begin(); z.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 4 ); // cached iterator not propagated on move
+}
+
+void
+test02()
+{
+  // Verify we invalidate the cached offset when moving an adapted
+  // random access range that memoizes its begin().
+  static int pred_counter;
+  int x[] = {1,2,3,4,5};
+  test_random_access_range rx(x);
+  auto is_odd = [](auto n) { ++pred_counter; return n%2 != 0; };
+
+  auto v = rx | views::filter(is_odd);
+  v.begin(); v.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 1 ); // filter_view caches its begin() iterator
+
+  auto w = v;
+  v.begin(); v.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 1 ); // cached offset not invalidated on copy
+  w.begin(); w.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 1 ); // cached offset propagated on copy
+
+  auto z = std::move(w);
+  w.begin(); w.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 2 ); // cached offset invalidated on move
+  z.begin(); z.begin();
+  VERIFY( pred_counter == 2 ); // cached offset propagated on move
+}
+
+constexpr bool
+test03()
+{
+  // Propagating cached iterators during copy/move would cause these asserts
+  // to fail here.
+  auto v = views::single(1)
+    | views::split(1)
+    | views::drop(0)
+    | views::drop_while([](auto) { return false; })
+    | views::filter([](auto) { return true; });
+  static_assert(ranges::forward_range<decltype(v)>);
+  VERIFY( ranges::next(v.begin()) == v.end() );
+  auto w = v;
+  VERIFY( ranges::next(w.begin()) == w.end() );
+  auto z = std::move(w);
+  VERIFY( ranges::next(z.begin()) == z.end() );
+  return true;
+}
+
+int
+main()
+{
+  test01();
+  test02();
+  test03();
+  static_assert(test03());
+}