Question

考虑经典序列点示例：

i = i++;

C和C ++标准声明上述表达式的行为未定义，因为=运算符与序列点无关。

让我感到困惑的是，++的优先级高于=，因此，基于优先级的上述表达式必须先评估i++，然后再进行分配。因此，如果我们从i = 0开始，我们应该始终使用i = 0（或i = 1，如果表达式为i = ++i）而不是未定义的行为。我错过了什么？

Answer 1

所有操作员都会生成结果。此外，一些运算符（例如赋值运算符=和复合赋值运算符（+=，++，>>=等）会产生副作用。结果和副作用之间的区别是这个问题的核心。

运算符优先级控制运算符应用于生成结果的顺序。例如，优先规则要求*在+之前，+在&之前，依此类推。

但是，运算符优先级没有说明应用副作用。这是序列点（之前测序，后测序等）发挥作用的地方。他们说，为了使表达式得到明确定义，副作用在内存中相同位置的应用必须用序列点分隔。

i = i++打破了此规则，因为++和=都将其副作用应用于同一变量i。首先，++，因为它具有更高的优先级。它通过在增量之前取i的原始值来计算其值。然后是=，因为它的优先级较低。其结果也是i的原始值。

这里缺少的关键是分离两个运算符的副作用的序列点。这就是行为未定义的原因。

Answer 2

运算符优先级（和关联性）表示解析和执行表达式的顺序。但是，这并没有说明操作数的评估顺序，这是一个不同的术语。例如：

a() + b() * c()

运算符优先级指示b()的结果和c()的结果必须相乘才能与a()的结果一起添加。

但是，它没有说明应该执行这些功能的顺序。每个运算符的评估顺序指定了这一点。大多数情况下，评估的顺序是未指定的（未指定的行为），这意味着标准允许编译器以它喜欢的任何顺序执行它。编译器不需要记录此顺序，也不需要一致地执行操作。这样做的原因是为编译器提供了更多的表达式解析自由度，这意味着更快的编译速度以及可能更快的代码。

在上面的例子中，我编写了一个简单的测试程序，我的编译器按照a()，b()，c()的顺序执行了上述函数。程序需要在它可以乘以结果之前执行b()和c()这一事实并不意味着它必须以任何给定的顺序评估这些操作数。

这是序列点的来源。它是程序中的一个给定点，必须完成所有先前的评估（和操作）。因此，序列点主要与评估顺序相关，而不是运算符优先级。

在上面的例子中，三个操作数相互之间是未序列，这意味着没有序列点决定评估的顺序。

因此，当在这种未经测序的表达中引入副作用时，它会变成问题。如果我们写i++ + i++ * i++，那么我们仍然不知道这些操作数的计算顺序，因此我们无法确定结果是什么。这是因为+和*都有未指定/未按顺序排列的评估。

如果我们写了i++ || i++ && i++，那么行为就会明确定义，因为&&和||指定评估的顺序是从左到右，并且有一个左右操作数的评估之间的序列点。因此if(i++ || i++ && i++)是完全可移植且安全（尽管不可读）的代码。

至于表达式i = i++;，这里的问题是=被定义为（6.5.16）：

在左右操作数的值计算之后，对更新左操作数的存储值的副作用进行排序。对操作数的评估是不合理的。

这个表达式实际上接近定义明确，因为文本实际上表示在计算右操作数之前不应更新左操作数。问题是最后一句：操作数的评估顺序未指定/未排序。

由于表达式包含i++的副作用，因此它会调用未定义的行为，因为我们无法知道操作数i或操作数i++是否先被计算。

（还有更多内容，因为标准还说操作数不应该在表达式中用于不相关的目的，但这是另一个故事。）

Answer 3

运营商优先级和评估顺序是两回事。让我们一个一个地看看它们：

运算符优先级规则：在表达式中，操作数绑定到具有更高优先级的运算符。

例如

int a = 5;
int b = 10;
int c = 2;
int d;

d = a + b * c;

在表达式a + b * c中，*的优先级高于+的优先级，因此b和c将绑定到* }和expression将被解析为a + (b * c)。

评估规则的顺序：它描述了如何在表达式中计算操作数。在声明中

 d = a>5 ? a : ++a;

保证在评估a或++b之前评估

c 但是对于表达式a + (b * c)，尽管*的优先级高于+，但不能保证a在b之前或之后进行评估或c甚至b和c订购了他们的评估。即使a，b和c也可以按任意顺序进行评估。

简单的规则是：运算符优先级独立于评估顺序，反之亦然。

在表达式i = i++中，++的更高优先级只是告诉编译器将i与++运算符绑定在一起。它没有说明操作数的评估顺序或者应该首先发生哪个副作用（=运算符或++运算符）。编译器可以自由地做任何事情。

让我们将作业左侧的i重命名为il，并在作业的右侧（在i++）中重命名为ir，然后表达式就像

il = ir++     // Note that suffix l and r are used for the sake of clarity.
              // Both il and ir represents the same object.

现在编译器可以自由地将表达式il = ir++评估为

temp = ir;      // i = 0
ir = ir + 1;    // i = 1   side effect by ++ before assignment
il = temp;      // i = 0   result is 0

或

temp = ir;      // i = 0
il = temp;      // i = 0   side effect by assignment before ++
ir = ir + 1;    // i = 1   result is 1

导致两个不同的结果0和1，这取决于通过赋值和++的副作用的顺序，因此调用UB。

序列点和运算符优先级之间有什么区别？

3 个答案: