Bash 中的递增/递减运算符是未定义的行为吗？

Question

在标准 C99 和 C11 中，如下表达式是 U.B. （未定义的行为）：

 int x = 2;
 int ans = x++  +  x++;  

在 Bash 中定义了递增/递减运算符，gnu.org 中的官方文档说遵循标准 C 的约定。

此外，Bash 主要符合 POSIX 标准，并且在其标准文档 (http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/) 中说，对于算术运算，除非另有说明，否则假定为 C 标准。

由于我找不到更多信息，我的结论是在 Bash 中我们也有带有增量运算符的未定义行为：

x = 2
echo $(( x++ + x++ ))

我需要确定我的结论是否正确，或者相反，Bash 中是否存在某种取代 C 标准的约定。

附加说明：在我的系统中尝试（Ubuntu 14.04，Bash 版本 4.3.11）似乎执行了从左到右的评估，并在操作员 ++ 处立即执行增量出现。

Answer 1

您似乎正在寻求为 bash 找到一个已定义的标准，就像 C 一样。不幸的是，没有一个。

实际上只有两个指南：

1. Volume 3 (Shell and Utilities) 的 Open Group Base Specifications，通常称为“Posix”，故意未指定。它确实声明算术评估“等同于 ISO C 标准的第 6.5 节，表达式中描述的内容”，但该标准没有为包含 mutator 和同一变量的另一种用法的表达式指定任何值（例如如x + x++ 或x++ + x++)。

2. bash 的特定版本的实际行为和手册，它们都没有资格作为正式规范，也没有任何标准组织以任何方式认证或祝福.

因此，我不得不说，没有文档定义像 x++ + x++ 这样的表达式的算术评估 bash 中的结果。即使当前 bash 版本的 bash 手册指定了它（它没有），即使可以通过检查当前 bash 版本的源代码来推断行为（它是，但不一定容易)，这在任何意义上都不是正式的规范。

这使得结果在直观意义上“未定义”：没有定义结果。

当然没有法律要求完全指定每种编程语言，而且很多都没有。事实上，虽然 C 和 C++ 都以 ISO 标准的形式进行了详尽的定义，但标准故意没有定义许多用法，部分原因是这样做需要进行错误检测，这会妨碍性能。这些决定已经并将继续存在争议，我无意偏袒任何一方。

我将简单地观察到，在正式规范的上下文中，以下内容不相同：

• 要求评估特定程序构造的结果被检测为错误。

• 明确声明特定构造的值是实现定义的。

• 未能指定特定构造的值，或明确声明它未指定。

• 明确声明评估特定构造的结果是未定义。

其中前两个绝对是正式的规范，因为它们暗示评估的结果是明确定义的（在第二种情况下，定义应该/必须出现在实施手册中）。这样的构造肯定是可用的，尽管特定于实现的构造当然会使程序不可移植。

第三个没有准确定义它所描述的结构的价值，尽管它通常会提供一个可能性列表。第四个是 C/C++ 的专长，它指定构造无效并且程序员有责任避免它，因为标准对实现没有任何要求。绝不应使用此类构造。

取自具体规范的四种情况示例：

• 错误检测。 (Java)“如果整数除法中除数的值为0，则抛出ArithmeticException。”

• 特定于实现。 （Posix shell）“打开的文件由从零开始的十进制数字表示。最大可能值是实现定义的；但是，所有实现都应支持至少 0 到 9，包括在内，以供申请。”

• 未指定的行为。 （C/C++）“未指定行为的一个例子是评估函数参数的顺序。” （来自 C99 标准的定义部分）。

• 未定义行为 (C) “在两个操作 [/ 和 %] 中，如果第二个操作数的值为零，则行为未定义。 " （与上面的 Java 对比。）

最后两个类别似乎在某些程序员中引发了一种愤怒；不相信规范有可能未指明行为，甚至不相信规范的缺失是某种隐瞒真相的阴谋（因此，必须释放真相）。而这反过来又会导致对特定语言实现的随机实验，而这肯定是徒劳的，因为该标准并未绑定所有实现来做同样的事情，甚至没有让特定实现始终做同样的事情。

避免将“未定义的行为”视为特定行为也很重要。如果使用 UB 的计算具有特定的行为，它就不会是undefined。即使计算具有一系列可能的特定行为，它也只是未指定的。

“未定义的行为”不是规范或属性。您无法检测到“未定义的行为”，因为缺乏定义意味着任何行为都是可能的，包括作为其他构造的定义结果的行为。

特别是，“未定义的行为”不与检测到的错误相同，因为实现没有义务检测它。

Answer 2

查看 bash 代码（bash 4.3），来源 expr.c，我看到以下内容：

      /* post-increment or post-decrement */
      if (stok == POSTINC || stok == POSTDEC)
        {
          /* restore certain portions of EC */
          tokstr = ec.tokstr;
          noeval = ec.noeval;
          curlval = ec.lval;
          lasttok = STR;    /* ec.curtok */

          v2 = val + ((stok == POSTINC) ? 1 : -1);
          vincdec = itos (v2);
          if (noeval == 0)
        {
#if defined (ARRAY_VARS)
          if (curlval.ind != -1)
            expr_bind_array_element (curlval.tokstr, curlval.ind, vincdec);
          else
#endif
            expr_bind_variable (tokstr, vincdec);
        }
          free (vincdec);
          curtok = NUM; /* make sure x++=7 is flagged as an error */
        }

如你所见，后置增量不是用 C 后置增量实现的：

v2 = val + ((stok == POSTINC) ? 1 : -1);

恕我直言，使用该代码，以及从左到右逐个标记处理一行的事实，我可以说行为定义良好。