int i = f1() * f2() 的未定义行为

Question

我很困惑为什么这会导致未定义的行为。让我先复制粘贴教科书上的解释，然后展示我自己完美运行的代码和程序。

Precedence 指定操作数的分组方式。它什么也没说 关于计算操作数的顺序。在大多数情况下， 该顺序在很大程度上未指定。在以下表达式中* int i = f1() * f2();:

*我们知道必须先调用 f1 和 f2 才能进行乘法运算。毕竟是他们的 结果相乘。然而，我们无从得知 f1 是否会在 f2 之前被调用，反之亦然。对于运营商 不指定评估顺序，表达式会出错 引用和更改同一个对象。这样做的表达式有 未定义的行为（第 2.1.2 节，第 36 页）。举个简单的例子，

-- C++ 入门 - Stanley B. Lippman 第 193 页

所以，我尝试通过编写自己的代码来应用它，但我从来没有得到未定义的行为？谁能解释一下这是什么意思？

#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;

int f1() { return (5 + 5 * 4 / 2 - 3); } // 12
int f2() { return (10 + 2 * 10 / 2 - 5); } // 15

int main()
{
    int i = f1() * f2();
    cout << i << endl;
    return 0;
}

Answer 1

你搞错了。作者的意思是如果订单很重要，则未指定。在您的情况下，评估顺序无关紧要。其实这个函数也可以是constexpr。但如果你有这样的事情：

int i = 0;

int f1() { return (i++) * 3; }
int f2() { return (i++) * 4; }

int main() {
    int a = f1() + f2();
}

现在，如果先调用f1，则结果为4。如果先调用f2，则结果为3。因此，未指定。

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我从来没有遇到过未定义的行为？

你不能仅仅通过运行程序就知道这一点。

Answer 2

你的代码没问题。

表达式引用和更改同一个对象是错误的

^{（我的粗体字）}

您不会更改表达式中的任何对象，因此该规则不适用。

以下是该规则何时适用的示例：

int a = 42;
int i = a++ * a++;

请注意，如果更改发生在函数中，它将不适用：

int a = 42;
int foo() {return a++;}
int i = foo() * foo();

这是因为 UB 仅在 two accesses to an object are unsequenced relative to each other 时发生，即可以以任何顺序发生，包括并行发生。这不一定意味着“并行线程”，也可能意味着“单线程，但执行任务的处理器指令可能是交错的”。

但是同一线程上的两个函数调用不能并行发生（并且它们的指令不能交错）。相反，在这种情况下，它们是不确定排序的，即一个紧接着一个，但不确定哪个是第一个。

还要注意

从 C++17 开始不再适用。

Answer 3

来自 C++ 标准草案：

3.64 [defns.undefined] 未定义的行为

本文档没有要求的行为 [注 1：未定义的行为可能是 当本文档省略任何明确的行为定义时预期 或者当程序使用错误的构造或错误的数据时。 允许的未定义行为范围从忽略情况 完全具有不可预测的结果，在翻译过程中表现得很好 或以文件化方式执行程序的特征 环境（无论是否发布诊断消息），以 终止翻译或执行（发出 诊断信息）。许多错误的程序结构不会产生 未定义的行为；他们需要被诊断出来。评价一个 常量表达式 ([expr.const]) 从不显式地表现出行为 在 [intro] 到 [cpp] 中指定为未定义。 ——尾注]

因此，几乎所有事情都是可能的，甚至是给定实现的可预测行为。

但是，您的程序没有显示任何 UB。 f1 和 f2 没有任何边界效应，因此它们的评估顺序没有影响。