C语言的副作用是什么？

Question

在 C99 第 5.1.2.3 条第 2 段中，

访问 volatile 对象、修改对象、修改文件或调用函数 执行这些操作中的任何一个都是副作用，它们是状态的变化 执行环境。

C 标准定义了 副作用 就像上面一样。但似乎 C99 没有解释访问 volatile 对象、修改对象、修改文件的确切含义（在第 3 节中定义了访问、修改、对象的定义是什么。但是如何访问 volatile 呢？修改什么对象? 和修改什么文件？）。
当我用词副作用搜索时，C99 中有一些示例。但是我不能确定每个示例是否被分类为访问易失性对象、修改对象和修改文件。
我阅读了What is side effect in c? 和Are side effects a good thing?，但仍然感到困惑。
我的问题是C 标准是否明确描述了副作用 的含义？它们是什么意思？

Answer 1

访问 volatile 对象意味着 通过 volatile 限定的左值读取 volatile-qualified 对象/对象的值 - 标准规定这些需要评估“严格 根据抽象机的规则”。

修改对象意味着修改任何对象 - 修改任何东西都被视为副作用。示例：赋值运算符具有修改它分配值的变量的副作用！在下面的程序中。赋值运算符用于它的副作用！

修改文件意味着写入文件、创建文件、删除文件等等 - 任何构成更改的事情。

这些类别的副作用示例：

void increment(int *p) {
    (*p) ++; // side effect - assign a new value to the 
             // object pointed to by p
}


int a = 5;
volatile int b = 6;
if (b == 6) { // side-effect of accessing a volatile variable
    a += b;   // calculate a + b, and as a side effect assign a new 
              // value to a
}

increment(&a);     // side effect - call a function that does
                   // one of the aforementioned operations
printf("%d\n", a); // side effect - change the state of an output stream

FILE *fp = fopen("foo", "w"); // side effect - create or truncate
fputc('!', fp); // side effect - modify file
fclose(fp);.    // side effect - close the file, flush 
remove("bar");. // side effect - remove file

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有一种（更小的）编程语言类别，称为纯函数式语言，例如 Haskell，其计算是无副作用的。 C 不是这样的语言之一。

Answer 2

我的问题是，C 标准是否明确描述了副作用的含义？

您引用的 C 标准中的句子（C 1999 5.1.2.3 2，C 2018 中相同）明确描述了副作用的含义。这些将在下面进一步解释。

修改对象

修改对象被理解为包括更新表示对象的存储字节的内容。我相信它们的完整列表是：

• 简单赋值(=)和复合赋值(*=,/=%=,+=,-=,<<=,>>=,@987654329,@,@80 |=)。
• 递增和递减运算符（++ 和 --），包括前缀和后缀。
• 对其定义中包含的对象进行初始化。
• 指定用于更改对象的库例程，例如memcpy。

访问易失性对象

“访问”在 C 2018 3.1 中定义为“⟨执行时动作⟩读取或修改对象的值”。如果x 是volatile int，则在表达式中使用x 的值会访问它（在计算表达式时），因为它读取x 的值。您可以更具体地遵循这一点，因为 6.3.2.1 2 告诉我们在表达式中使用 x 会导致采用 x 的值：

除非它是sizeof 运算符、一元& 运算符、++ 运算符、-- 运算符或. 运算符或赋值运算符的左操作数，没有数组类型的左值被转换为存储在指定对象中的值（并且不再是左值）；这称为左值转换。

因此，表达式中的x 本身只是对象x 的指定，它被转换为存储在x 中的值，这意味着存储的值是从内存中读取的。那是x的访问权限。

修改 volatile 对象与修改任何对象相同，如上所述。

修改文件

通过第 7.21 节中定义的例程（“输入/输出<stdio.h>”）修改文件。