Jaka jest poprawna odpowiedź na cout << a ++ << a ;?

Niedawno w wywiadzie pojawiło się następujące pytanie typu obiektywnego.

int a = 0;
cout << a++ << a;

Odpowiedzi:

za. 10
b. 01
c. niezdefiniowane zachowanie

Odpowiedziałem na wybór b, tj. Wyjście będzie „01”.

Ale ku memu zdziwieniu później ankieter powiedział mi, że prawidłowa odpowiedź to opcja c: nieokreślona.

Teraz znam koncepcję punktów sekwencji w C ++. Zachowanie jest niezdefiniowane dla następującej instrukcji:

int i = 0;
i += i++ + i++;

ale zgodnie z moim zrozumieniem dla tego stwierdzenia cout << a++ << a, ostream.operator<<()zostanie wywołane dwukrotnie, najpierw z, ostream.operator<<(a++)a później ostream.operator<<(a).

Wynik sprawdziłem też na kompilatorze VS2010 i na wyjściu jest też '01'.

Możesz myśleć o:

cout << a++ << a;

Tak jak:

std::operator<<(std::operator<<(std::cout, a++), a);

C ++ gwarantuje, że wszystkie efekty uboczne poprzednich ocen zostaną wykonane w punktach sekwencji . Nie ma punktów sekwencji pomiędzy oceną argumentów funkcji, co oznacza, że ​​argument ten amoże być oceniany przed argumentem std::operator<<(std::cout, a++)lub po nim. Wynik powyższego jest więc nieokreślony.

Aktualizacja C ++ 17

W C ++ 17 zasady zostały zaktualizowane. W szczególności:

W wyrażeniu operatora przesunięcia E1<<E2i E1>>E2każde obliczenie wartości i efekt uboczny E1jest sekwencjonowane przed każdym obliczeniem wartości i efektem ubocznym E2.

Co oznacza, że ​​wymaga kodu do wygenerowania wyniku b, który generuje 01.

Więcej informacji można znaleźć w dokumencie P0145R3 Refining Expression Evaluation Order for Idiomatic C ++ .

Technicznie rzecz biorąc, ogólnie jest to niezdefiniowane zachowanie .

Ale są dwa ważne aspekty odpowiedzi.

Instrukcja kodu:

std::cout << a++ << a;

jest oceniany jako:

std::operator<<(std::operator<<(std::cout, a++), a);

Norma nie definiuje kolejności obliczania argumentów funkcji.
Więc albo:

• std::operator<<(std::cout, a++) jest oceniany jako pierwszy lub
• ajest oceniany jako pierwszy lub
• może to być dowolna realizacja zdefiniowana w kolejności.

To zamówienie jest nieokreślone ^{[Ref 1]} zgodnie z normą.

^{[Odn. 1]} C ++ 03 5.2.2 Wywołanie funkcji,
pkt 8

Kolejność oceny argumentów jest nieokreślona . Wszystkie skutki uboczne obliczeń wyrażeń argumentów obowiązują przed wprowadzeniem funkcji. Kolejność obliczania wyrażenia postfiksowego i listy wyrażeń argumentów jest nieokreślona.

Co więcej, nie ma punktu sekwencji między oceną argumentów funkcji, ale punkt sekwencji istnieje tylko po ocenie wszystkich argumentów ^{[Ref 2]} .

^{[Odn. 2]} C ++ 03 1.9 Wykonanie programu [wprowadzenie.wykonanie]: Par.
17:

Podczas wywoływania funkcji (niezależnie od tego, czy funkcja jest wbudowana, czy nie), po ocenie wszystkich argumentów funkcji (jeśli istnieją) występuje punkt sekwencji, który ma miejsce przed wykonaniem jakichkolwiek wyrażeń lub instrukcji w treści funkcji.

Zauważ, że tutaj wartość cjest dostępna więcej niż jeden raz bez interweniującego punktu sekwencji, w związku z tym standard mówi:

^{[Odn. 3]} C ++ 03 5 Wyrażenia [wyraż]:
par. 4:

....
Pomiędzy poprzednim a następnym punktem sekwencji obiekt skalarny będzie miał swoją przechowywaną wartość zmodyfikowaną co najwyżej raz przez ocenę wyrażenia. Ponadto dostęp do wcześniejszej wartości jest możliwy tylko w celu określenia wartości, która ma być przechowywana . Wymagania niniejszego punktu muszą być spełnione dla każdego dopuszczalnego uporządkowania podwyrażeń pełnego wyrażenia; w przeciwnym razie zachowanie jest niezdefiniowane .

Kod modyfikuje cwięcej niż jeden raz bez interwencji punktu sekwencji i nie jest uzyskiwany dostęp do niego w celu określenia wartości przechowywanego obiektu. Jest to wyraźne naruszenie powyższej klauzuli, a zatem wynik zgodnie z zaleceniami normy to Undefined Behavior ^{[Ref 3]} .

Punkty sekwencji definiują tylko częściowe uporządkowanie. W twoim przypadku masz (po rozwiązaniu problemu):

std::cout.operator<<( a++ ).operator<<( a );

Istnieje punkt sekwencji między a++pierwszym wywołaniem std::ostream::operator<<a i punktem sekwencji między drugim aa drugim wywołaniem std::ostream::operator<<, ale nie ma punktu sekwencji między a++a a; jedynymi ograniczeniami porządkowania są te, które a++są w pełni oceniane (w tym skutki uboczne) przed pierwszym wywołaniem operator<<, a drugie w apełni oceniane przed drugim wywołaniem operator<<. (Istnieją również przyczynowe ograniczenia porządku: drugie wywołanie operator<<nie może poprzedzać pierwszego, ponieważ wymaga jako argumentu wyników pierwszego). § 5/4 (C ++ 03) stwierdza:

O ile nie zaznaczono, kolejność oceny operandów poszczególnych operatorów i podwyrażeń poszczególnych wyrażeń oraz kolejność, w jakiej występują skutki uboczne, jest nieokreślona. Pomiędzy poprzednim a następnym punktem sekwencji obiekt skalarny będzie miał swoją przechowywaną wartość zmodyfikowaną co najmniej raz przez ocenę wyrażenia. Ponadto dostęp do wcześniejszej wartości jest możliwy tylko w celu określenia wartości, która ma być przechowywana. Wymagania niniejszego punktu muszą być spełnione dla każdego dopuszczalnego uporządkowania podwyrażeń pełnego wyrażenia; w przeciwnym razie zachowanie jest niezdefiniowane.

Jedną z dopuszczalnych porządków twojej wypowiedzi jest a++, apo pierwsze wywołanie operator<<, drugie wywołanie operator<<; to modyfikuje przechowywaną wartość a( a++) i uzyskuje do niej dostęp w inny sposób niż w celu określenia nowej wartości (drugiej a), zachowanie jest niezdefiniowane.

Prawidłowa odpowiedź to zadać pytanie. To stwierdzenie jest nie do przyjęcia, ponieważ czytelnik nie widzi jasnej odpowiedzi. Innym sposobem spojrzenia na to jest to, że wprowadziliśmy efekty uboczne (c ++), które znacznie utrudniają interpretację instrukcji. Zwięzły kod jest świetny, pod warunkiem, że ma jasne znaczenie.