GCCのstd::isnan()に対する警告の謎

C++/11のstd::isnan()を利用したとき、gccでわけのわからない挙動があったのでメモ書き。

動かないわけではないので無視もできたが、原因がわからず気持ち悪かったので深追いし、えらい時間を喰った。

現象

実装中、以下の現象が発生した。

環境

CentOS7上のgcc7 (DevToolkit 7)で発生。

$ gcc --version
$ gcc (GCC) 7.3.1 20180303 (Red Hat 7.3.1-5)

コード

以下コードをコンパイルすると、型変換に関するコンパイラ警告が発生する。

# include <cmath>

int main() {
  double x = 3.1;

  // warning: narrowing conversion of ‘isnan(x)’ from ‘int’ to ‘bool’ inside { } [-Wnarrowing]
  const std::vector<bool> a = {
    std::isnan(x),
  };
}

g++ -std=c++14  -Wall -Wextra -Wno-unused-variable -Wconversion test.cpp

std::isnan()の戻り値はboolのはず。なんでや！

理由

cstdlib内のisnan()の定義が、C++/11仕様と、XOPENという古い拡張仕様の2つあることが原因の模様。

Prior to GCC 6 the header declared bool std::isnan(double) and bool std::isinf(double) functions for C++11 and later, and the header (which came from the C library) declared the X/Open int ::isnan(double) and int ::isinf(double) functions. If a program added a using namespace std; to the global namespace then the two sets of functions would clash, and the program would fail to compile (but only in C++11 mode!)
~
GCC 6 now detects when the obsolete functions are present in the C header and uses them, avoiding the clash (but meaning that the function might return int instead of bool as C++11 requires)

上記環境では、問題のコードは以下のように前処理されていた(isnanに関係ない部分は除去済)。

extern "C" {
extern int isnan(double __value) throw() __attribute__((__const__));
}
extern "C++" {
namespace std __attribute__((__visibility__("default"))) {
    constexpr bool isnan(float __x) { return __builtin_isnan(__x); }
    using ::isnan;
    constexpr bool isnan(long double __x) { return __builtin_isnan(__x); }
}  // namespace std__attribute__((__visibility__("default")))
}

int main() {
  const std::vector<bool> y = { std::isnan(0.5), };
}

extern "C"{}内(グローバル名前空間)で定義されたisnan()が、usingでstd内に取り込まれている。

よって、引数がdoubleのstd::isnan()だけはintを返す挙動になっていた、ということの模様。

その他

以下だと警告が出ない。なんでや！

double x = 3.1;
// vectorではなく配列のイニシャライザに指定 (組み込み配列と挙動が違うのはまあ納得)
const bool b[] = {
  std::isnan(x),
};

// 変数ではなくリテラルをそのまま指定 (これで警告が消えるわけがわからない…)
const std::vector<bool> a = {
  std::isnan(3.1),
};

C++のすごい人がレスしてくれることを願って投稿。