Was ist die richtige Antwort für cout << a ++ << a;?

Kürzlich gab es in einem Interview eine folgende objektive Frage.

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

Antworten:

ein. 10
b. 01
c. undefiniertes Verhalten

Ich antwortete auf Wahl b, dh die Ausgabe wäre "01".

Zu meiner Überraschung wurde mir später von einem Interviewer gesagt, dass die richtige Antwort Option c: undefiniert ist.

Jetzt kenne ich das Konzept der Sequenzpunkte in C ++. Das Verhalten ist für die folgende Anweisung undefiniert:

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

aber nach meinem für die Aussage zu verstehen cout << a++ << a, das ostream.operator<<()würde zweimal aufgerufen werden, zuerst mit ostream.operator<<(a++)und später ostream.operator<<(a).

Ich habe auch das Ergebnis auf dem VS2010-Compiler überprüft und seine Ausgabe ist ebenfalls '01'.

Sie können sich vorstellen:

cout << a++ << a;

Wie:

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

C ++ garantiert, dass alle Nebenwirkungen früherer Bewertungen an Sequenzpunkten durchgeführt wurden . Es gibt keine Sequenzpunkte zwischen der Auswertung von Funktionsargumenten, was bedeutet, dass das Argument avor std::operator<<(std::cout, a++)oder nach dem Argument ausgewertet werden kann . Das Ergebnis des oben Gesagten ist also undefiniert.

C ++ 17 Update

In C ++ 17 wurden die Regeln aktualisiert. Bestimmtes:

In einem Shift-Operator-Ausdruck E1<<E2und E1>>E2wird jede Wertberechnung und Nebenwirkung von E1vor jeder Wertberechnung und Nebenwirkung von sequenziert E2.

Dies bedeutet, dass der Code ein Ergebnis erzeugen muss b, das ausgegeben wird 01.

Weitere Informationen finden Sie unter P0145R3 Verfeinern der Ausdrucksauswertungsreihenfolge für idiomatisches C ++ .

Technisch gesehen ist dies insgesamt undefiniertes Verhalten .

Die Antwort hat jedoch zwei wichtige Aspekte.

Die Code-Anweisung:

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

wird bewertet als:

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

Der Standard definiert nicht die Reihenfolge der Bewertung von Argumenten für eine Funktion.
Also entweder:

• std::operator<<(std::cout, a++) wird zuerst ausgewertet oder
• awird zuerst ausgewertet oder
• Es kann sich um eine beliebig implementierungsdefinierte Reihenfolge handeln.

Diese Bestellung ist gemäß Standard nicht spezifiziert ^{[Ref. 1]} .

^{[Ref 1]} C ++ 03 5.2.2 Funktionsaufruf
Abs. 8

Die Reihenfolge der Bewertung der Argumente ist nicht angegeben . Alle Nebenwirkungen von Argumentausdrucksauswertungen werden wirksam, bevor die Funktion eingegeben wird. Die Reihenfolge der Auswertung des Postfix-Ausdrucks und der Liste der Argumentausdrücke ist nicht angegeben.

Ferner gibt es keinen Sequenzpunkt zwischen der Auswertung von Argumenten für eine Funktion, aber ein Sequenzpunkt existiert erst nach Auswertung aller Argumente ^{[Ref. 2]} .

^{[Ref 2]} C ++ 03 1.9 Programmausführung [intro.execution]:
Abs. 17:

Beim Aufrufen einer Funktion (unabhängig davon, ob die Funktion inline ist oder nicht) gibt es nach der Auswertung aller Funktionsargumente (falls vorhanden) einen Sequenzpunkt, der vor der Ausführung von Ausdrücken oder Anweisungen im Funktionskörper erfolgt.

Beachten Sie, dass hier cmehrmals auf den Wert von zugegriffen wird, ohne dass ein dazwischenliegender Sequenzpunkt vorhanden ist. Diesbezüglich lautet der Standard:

^{[Ref 3]} C ++ 03 5 Ausdrücke [Ausdruck]:
Abs. 4:

....
Zwischen dem vorherigen und dem nächsten Sequenzpunkt soll der gespeicherte Wert eines skalaren Objekts höchstens einmal durch Auswertung eines Ausdrucks geändert werden. Darüber hinaus darf nur auf den vorherigen Wert zugegriffen werden, um den zu speichernden Wert zu bestimmen . Die Anforderungen dieses Absatzes müssen für jede zulässige Reihenfolge der Unterausdrücke eines vollständigen Ausdrucks erfüllt sein. Andernfalls ist das Verhalten undefiniert .

Der Code wird cmehrmals geändert, ohne dass ein Sequenzpunkt dazwischen liegt, und es wird nicht darauf zugegriffen, um den Wert des gespeicherten Objekts zu bestimmen. Dies ist ein klarer Verstoß gegen die obige Klausel, und daher ist das vom Standard vorgeschriebene Ergebnis undefiniertes Verhalten ^{[Ref. 3]} .

Sequenzpunkte nur definieren Teilbestellung. In Ihrem Fall haben Sie (sobald die Überlastungsauflösung abgeschlossen ist):

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

Es gibt einen Sequenzpunkt zwischen dem a++und dem ersten Aufruf von std::ostream::operator<<und einen Sequenzpunkt zwischen dem zweiten aund dem zweiten Aufruf von std::ostream::operator<<, aber es gibt keinen Sequenzpunkt zwischen a++und a; Die einzigen Ordnungsbeschränkungen bestehen darin, dass a++sie vor dem ersten Aufruf von vollständig ausgewertet werden (einschließlich Nebenwirkungen) operator<<und dass die zweite avor dem zweiten Aufruf von vollständig ausgewertet wird operator<<. (Es gibt auch kausale Ordnungsbeschränkungen: Der zweite Aufruf von operator<<kann dem ersten nicht vorangehen, da er die Ergebnisse des ersten als Argument erfordert.) §5 / 4 (C ++ 03) besagt:

Sofern nicht anders angegeben, ist die Reihenfolge der Auswertung von Operanden einzelner Operatoren und Unterausdrücke einzelner Ausdrücke sowie die Reihenfolge, in der Nebenwirkungen auftreten, nicht angegeben. Zwischen dem vorherigen und dem nächsten Sequenzpunkt soll der gespeicherte Wert eines Skalarobjekts höchstens einmal durch Auswertung eines Ausdrucks geändert werden. Darüber hinaus darf nur auf den vorherigen Wert zugegriffen werden, um den zu speichernden Wert zu bestimmen. Die Anforderungen dieses Absatzes müssen für jede zulässige Reihenfolge der Unterausdrücke eines vollständigen Ausdrucks erfüllt sein. Andernfalls ist das Verhalten undefiniert.

Einer der zulässigen Ordnungen des Ausdrucks ist a++, azunächst Anruf operator<<, auf den zweiten Anruf operator<<; Dies ändert den gespeicherten Wert von a( a++) und greift darauf zu, außer um den neuen Wert (den zweiten a) zu bestimmen. Das Verhalten ist undefiniert.

Die richtige Antwort ist, die Frage zu stellen. Die Aussage ist inakzeptabel, da ein Leser keine klare Antwort sehen kann. Eine andere Sichtweise ist, dass wir Nebenwirkungen (c ++) eingeführt haben, die die Interpretation der Aussage erheblich erschweren. Prägnanter Code ist großartig, vorausgesetzt, seine Bedeutung ist klar.