C++常见陷阱之 语法

1.求值顺序不确定

至少在 2018 的今天,C++ 的一些求值顺序仍然是不确定的,即使编译器会以一种特定的方法为我们解决,但在不同编译器之间尚未达成一致,因此,如果不考虑这个问题,就会导致代码不可移植的问题。

1.1.函数参数求值顺序

int i = 12;
int &ri = i;
int f( int , int );
// .  .  .
int result1 = f(i, i *=2 );  //unportable
int result2 = f(i, ri *=2 ); //unportable
int result3 = f( p(), q() );//dicey

result1中,函数参数求值的顺序是不固定的。因此传递给f的值可能是12, 24或者24, 24
result2中,rii的别名,因此它与result1类似。
result3中,首先如果这两个函数会同时修改同一个变量值或它们之间存在某种依赖关系时,在移植这段代码的时候就会可能出现问题;其次假设调用这两个函数的顺序并不重要, 即使当前是如此,将来也可能会发生变化,如果当前对于pq两个函数执行顺序不重要的这整个环境的约束不加以说明,以后就会很麻烦。所以最好尽量减小函数参数的副作用。以下为正确实例:

int result1 = f(i, i *2 ); 
int result2 = f(i, ri *2 ); 
int a = p();
int result3 = f( a, q() );

这里给出在 gcc 编译器下对函数参数求值的一个示例:

int test=5;
        printf( "%d,%d,%d\n",++test,test,test++);
    test=5;
        printf( "%d,%d,%d\n",test++,test,++test);
    test=5;
        printf( "%d,%d,%d\n",test,test++,++test);
    test=5;
        printf( "%d,%d,%d\n",test,++test,test++);

gcc编译器下的打印结果:

7,7,5
6,7,7
7,6,7
7,7,5

得到的结论是:
1.每次打印确实是老老实实按从左到右的顺序打印;
2.读参数按从右到左读,读到的同时会计算表达式的值(注意右结合的++运算返回计算之前的值),然后入栈;

以第一个为例作详细解释(again ,注意右结合的++运算返回计算之前的值):
首先从右往左,第一个读到的是test++此时返回的是 5(但test这个变量的值已经被修改为6),入栈;第二个读到的是++test,这是返回值是加一以后的test,也就是7,入栈;最后一个test没有运算,直接读
所以最后从左到右最后读到的是7,7,5

这篇文章里有更技术性的说明。

1.2子表达式求值顺序

子表达式求值顺序也是不固定的。

a = p() + q() ;

可能在q之前调用函数p,或者反之。运算符的优先级和结合性并不影响求值顺序。

a = p() + a() * r();

可以按照 6 中不同的顺序计算 3 个函数p、q、r
乘法运算符的较高优先级只能确保首先将qr相乘,然后将其结果与调用p的结果相加。与此类似,加法运算符的向左结合性,并不能保证下面调用p、qr的顺序,它只能确保按照从左到右的顺序相加调用结果。

a = p() + q() + r();

括号也没有任何帮助

a =( p() + q() ) *  r();

pq的结果将首先相加,但r可能是(也可能不是)第 1 个被调用的函数。解决子表达式求值顺序问题的唯一可靠方法,就是使用明确的、程序员定义过的临时变量。

a = p() ;
int b = q();
a = (a + b) * r();

考虑图 1,
图1

下面的实现是无法移植的。

int Plus::eval() const
        { return l_->eval() + r_->eval(); }
int Assign::eval() const
    { return var_->set( e_->eval() ); }

问题在于Plus::eval()的实现,因为左子树和右子树的求值顺序不固定。你可能会问,既然加法有交换律,这还重要吗?
请你考虑一下如何计算下面这句中表达式的值。

(a = 12) + a;

根据Plus::eval()内左子树和右子树的求值顺序,表达式的值可以使24,或前面的a + 12。如果计算器要求在相加值钱执行赋值,则Plus::eval()的实现必须使用明确的临时变量来固定求值顺序。

int Plus::eval() const {
    int tmp = l_->eval();
    return tmp + r_->eval();
}

TBC...

参考
[1] C++ Gotchas

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