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ampawd
Asked:2020-06-16 04:16:28 +0000 UTC2020-06-16 04:16:28 +0000 UTC

了解算术表达式中未定义行为的位置

  • 772

这是一个经常讨论的话题，但我还是想更具体地了解它在UB哪里，不在哪里。

下面是几个例子，我的想法是：

int i = 0, x = 1;
int a[6] = {0, 0, 0, 0, 0, 0};

i = ++i + ++i; // UB
i = i++ + ++i; // UB
x = i++ + ++i; // ?? я думаю что UB 
x = i++ + i++; // OK
a[i] += i++;   // OK ??
a[++i] = i++;  // UB ??
a[++i] = ++i   // UB
i += ++i;      // UB
j += j;        // OK

一直以来，我都澄清了一个规则——如果在一个表达式中，对象的值改变了不止一次——UB纯水，也就是说，很明显，在某些平台上可以而且将会发生预期的事情，但问题是这种情况下的标准不保证任何东西——也就是说，它要么说它是undefined behavour，unspecified behavour要么implementation defined behavour。

问题是 - 这些示例中是否还有其他情况UB？

c++

1 个回答

  1. Best Answer

    C 和 C++ 语言在一个重要细节上根本不同：C++ 语言试图尽可能小心地保留表达式结果的左值性（lvalue-preserving language），而 C 语言恰恰相反, 在大多数情况下，不小心会立即丢失表达式结果的左值（左值丢弃语言）

    int a = 0, b = 1;
a = b;     // lvalue в C++, rvalue в С
++b;       // lvalue в C++, rvalue в С
1 ? a : b; // lvalue в C++, rvalue в С
(a, b);    // lvalue в C++, rvalue в С

    这些语言的这些属性决定了它们在表达式中排序（排序）操作的方法存在严重差异。第一个 C++ 标准（C++98）试图忽略这一点并坚持直接从 C 继承的排序方法，但最终发现该模型有缺陷并进行了重大返工。在此改造过程中，C++ 引入了一个以前不存在的命令。因此，一些在 C++98 中正式生成 UB 的表达式在 C++11 中得到了明确定义的行为。而 C++17 为 C++ 语言添加了更多的顺序关系，从而进一步扩展了定义行为的表达式的范围。

    因此，对于表达式中是否存在 UB 的问题，C 和 C++ 之间的答案可能存在很大差异。例如，表达式

    i = ++i;

    在 C 中生成 UB，但在 C++ 中具有非常特殊的行为。差异的出现是因为 C++ 语言保证在预增量的结果计算完成之前i，预增量对变量的修改将发生。C中不能保证这样的事情。

    “如果一个对象的值在一个表达式中多次更改”这一规则从未在任何地方存在过。该规则的或多或少正确的形式是“如果在一对相邻序列点之间，对象的值被修改不止一次，则行为未定义”。另外，不要忘记这条规则的第二部分：“如果在一对相邻的序列点之间修改了一个对象的值，并且还有一个独立的读取这个对象的值，那么行为是未定义的。” 然而，在 C++11 中重新设计后，这些规则仅适用于 C，而不适用于 C++（请参见上面的示例）。

    还值得注意的是，这些规则是基于序列点的概念，而这些语言（包括 C++ 和 C）的现代规范已经决定放弃这个概念，取而代之的是顺序（sequencing，sequenced之前，之后排序）。但是，再一次，在 C 中，这些规则仍然准确地反映了表达式中 UB 的情况。

    适用于 C 和 C++ 的新规则是

    如果影响一个标量对象的副作用相对于影响同一标量对象的另一个副作用是未排序的，或者相对于对同一标量对象的值的评估，则该行为是未定义的。

    C 和 C++ 之间的差异归结为对有序（有序）和非有序（无序）的不同保证。特定语言运算符的描述中规定了顺序。

    在你的例子中

    i = ++i + ++i; // UB и в С, и в С++
i = i++ + ++i; // UB и в С, и в С++
x = i++ + ++i; // UB и в С, и в С++
x = i++ + i++; // UB и в С, и в С++
a[i] += i++;   // UB и в С, и в С++11, все в порядке в С++17
a[++i] = i++;  // UB и в С, и в С++11, все в порядке в С++17
a[++i] = ++i   // UB и в С, и в С++11, все в порядке в С++17
i += ++i;      // UB в С, все в порядке в С++11 (?), все в порядке в С++17
j += j;        // OK

    （我不确定我对i += ++i.的解释A += B是由 定义的A = A + B，但i = i + ++i在 C++ 中也是 UB。但我怀疑它被保存了，因为AinA += B只计算一次。）

    • 21

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