#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i = 0;
i = i++ + ++i;
printf("%d\n", i); // 3
i = 1;
i = (i++);
printf("%d\n", i); // 2 Should be 1, no ?
volatile int u = 0;
u = u++ + ++u;
printf("%d\n", u); // 1
u = 1;
u = (u++);
printf("%d\n", u); // 2 Should also be one, no ?
register int v = 0;
v = v++ + ++v;
printf("%d\n", v); // 3 (Should be the same as u ?)
int w = 0;
printf("%d %d\n", ++w, w); // shouldn't this print 1 1
int x[2] = { 5, 8 }, y = 0;
x[y] = y ++;
printf("%d %d\n", x[0], x[1]); // shouldn't this print 0 8? or 5 0?
}
当前回答
只要编译和反汇编你的代码行,如果你如此倾向于知道它是如何得到你所得到的。
这是我从我的机器上得到的,以及我认为正在发生的事情:
$ cat evil.c
void evil(){
int i = 0;
i+= i++ + ++i;
}
$ gcc evil.c -c -o evil.bin
$ gdb evil.bin
(gdb) disassemble evil
Dump of assembler code for function evil:
0x00000000 <+0>: push %ebp
0x00000001 <+1>: mov %esp,%ebp
0x00000003 <+3>: sub $0x10,%esp
0x00000006 <+6>: movl $0x0,-0x4(%ebp) // i = 0 i = 0
0x0000000d <+13>: addl $0x1,-0x4(%ebp) // i++ i = 1
0x00000011 <+17>: mov -0x4(%ebp),%eax // j = i i = 1 j = 1
0x00000014 <+20>: add %eax,%eax // j += j i = 1 j = 2
0x00000016 <+22>: add %eax,-0x4(%ebp) // i += j i = 3
0x00000019 <+25>: addl $0x1,-0x4(%ebp) // i++ i = 4
0x0000001d <+29>: leave
0x0000001e <+30>: ret
End of assembler dump.
(我…假设0x00000014指令是某种编译器优化?)
其他回答
C有未定义行为的概念,也就是说,一些语言结构在语法上是有效的,但你不能预测代码运行时的行为。
据我所知,该标准并没有明确说明为什么存在未定义行为的概念。在我看来,这只是因为语言设计者想在语义上有一些余地,而不是要求所有实现以完全相同的方式处理整数溢出,这很可能会带来严重的性能损失,他们只是让行为未定义,所以如果你编写的代码导致整数溢出,任何事情都可能发生。
那么,考虑到这一点,为什么这些是“问题”呢?语言清楚地表明,某些事情会导致未定义的行为。没有什么问题,没有什么“应该”牵涉其中。如果当其中一个涉及的变量被声明为volatile时,未定义的行为发生了变化,这并不能证明或改变任何东西。它是没有定义的;你不能对这种行为进行推理。
你最有趣的例子就是
u = (u++);
是教科书上未定义行为的例子(见维基百科关于序列点的条目)。
虽然任何编译器和处理器实际上都不太可能这样做,但在C标准下,编译器使用以下序列实现"i++"是合法的:
In a single operation, read `i` and lock it to prevent access until further notice
Compute (1+read_value)
In a single operation, unlock `i` and store the computed value
虽然我不认为有任何处理器支持这样的硬件,可以有效地完成这样的事情,人们可以很容易地想象这样的行为会使多线程代码更容易(例如,它将保证如果两个线程同时尝试执行上面的序列,I将增加2),而且未来的某些处理器可能会提供类似的功能,这并不是完全不可想象的。
If the compiler were to write i++ as indicated above (legal under the standard) and were to intersperse the above instructions throughout the evaluation of the overall expression (also legal), and if it didn't happen to notice that one of the other instructions happened to access i, it would be possible (and legal) for the compiler to generate a sequence of instructions that would deadlock. To be sure, a compiler would almost certainly detect the problem in the case where the same variable i is used in both places, but if a routine accepts references to two pointers p and q, and uses (*p) and (*q) in the above expression (rather than using i twice) the compiler would not be required to recognize or avoid the deadlock that would occur if the same object's address were passed for both p and q.
这里的大多数答案都引用自C标准,强调这些构造的行为是未定义的。为了理解为什么这些结构的行为是未定义的,让我们先从C11标准的角度来理解这些术语:
测序(5.1.2.3):
给定任意两个评估A和B,如果A排在B之前,则A的执行应先于B的执行。
Unsequenced:
如果A不在B之前或之后测序,则A和B是未测序的。
评估可能是以下两种情况之一:
值计算,计算出表达式的结果;而且 副作用,也就是对对象的修改。
序列:
在表达式a和表达式B的求值之间存在序列点,意味着与a相关的每个值计算和副作用都在与B相关的每个值计算和副作用之前排序。
现在回到问题,对于像这样的表达
int i = 1;
i = i++;
标准说:
6.5表达式:
如果标量对象上的副作用相对于同一标量对象上的不同副作用或使用同一标量对象的值进行的值计算没有排序,则行为未定义。[…]
因此,上面的表达式调用UB,因为同一对象i上的两个副作用彼此之间没有顺序。这意味着赋值给i的副作用是在++的副作用之前还是之后,没有排序。 根据赋值是发生在增量之前还是之后,将产生不同的结果,这就是未定义行为的情况之一。
将赋值左边的i重命名为il,赋值右边(表达式i++)重命名为ir,则表达式为
il = ir++ // Note that suffix l and r are used for the sake of clarity.
// Both il and ir represents the same object.
关于postfix++操作符的重要一点是:
仅仅因为++出现在变量之后并不意味着增量发生得晚。只要编译器确保使用原始值,增量可以在编译器喜欢的时间发生。
这意味着表达式il = ir++可以被求值为
temp = ir; // i = 1
ir = ir + 1; // i = 2 side effect by ++ before assignment
il = temp; // i = 1 result is 1
or
temp = ir; // i = 1
il = temp; // i = 1 side effect by assignment before ++
ir = ir + 1; // i = 2 result is 2
导致两个不同的结果1和2,这取决于通过赋值和++的副作用的顺序,因此调用UB。
这种行为实际上无法解释,因为它同时调用了未指定的行为和未定义的行为,所以我们不能对这段代码做出任何一般的预测,尽管如果你阅读了Olve Maudal的著作,比如《Deep C》和《未指定的和未定义的》,有时你可以用特定的编译器和环境在非常特定的情况下做出很好的猜测,但请不要在生产环境附近这样做。
所以我们继续讨论未指明的行为,在c99标准草案第6.5节第3段说(我的重点):
操作符和操作数的分组由语法表示。除非指定 稍后(对于函数call()、&&、||、?:和逗号操作符),子表达式的求值顺序和副作用发生的顺序都未指定。
所以当我们有一条这样的直线
i = i++ + ++i;
我们不知道是i++还是++i先被求值。这主要是为了给编译器提供更好的优化选项。
这里也有未定义的行为,因为程序在序列点之间不止一次地修改变量(i, u等)。标准草案第6.5节第2段(重点):
在前一个序列点和下一个序列点之间,一个对象应该有它的存储值 由表达式求值最多修改一次。此外,先验值 应该是只读的,以确定要存储的值。
它引用了以下未定义的代码示例:
i = ++i + 1;
a[i++] = i;
在所有这些示例中,代码都试图在同一序列point中多次修改一个对象,该序列point将以;在以下每一种情况下:
i = i++ + ++i;
^ ^ ^
i = (i++);
^ ^
u = u++ + ++u;
^ ^ ^
u = (u++);
^ ^
v = v++ + ++v;
^ ^ ^
在c99标准草案第3.4.4节中,未指定的行为定义为:
使用未指定的值,或本标准规定的其他行为 两种或两种以上的可能性,并且对选择哪一种没有进一步的要求 实例
而未定义的行为在3.4.3节中定义为:
在使用不可移植的或错误的程序构造或错误的数据时, 本标准对此没有任何要求
并指出:
可能的未定义行为包括:完全忽略带有不可预测结果的情况,在翻译或程序执行期间以环境特征的文档化方式(有或没有发出诊断消息)行为,以及终止翻译或执行(发出诊断消息)。
C标准规定,一个变量最多只能在两个序列点之间赋值一次。例如,分号是一个序列点。 所以每个形式的表述
i = i++;
i = i++ + ++i;
等等都违反了这个规则。该标准还说行为是未定义的,而不是未指定的。一些编译器确实检测这些并产生一些结果,但这不是每个标准。
但是,两个不同的变量可以在两个序列点之间递增。
while(*src++ = *dst++);
以上是在复制/分析字符串时常见的编码实践。