Câu trả lời đúng cho cout << a ++ << a;?

Gần đây trong một cuộc phỏng vấn có một câu hỏi dạng khách quan sau đây.

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

Câu trả lời:

a. 10
b. 01
c. hành vi không xác định

Tôi đã trả lời lựa chọn b, tức là đầu ra sẽ là "01".

Nhưng thật ngạc nhiên sau đó, tôi được một người phỏng vấn cho biết rằng câu trả lời đúng là phương án c: undefined.

Bây giờ, tôi đã biết khái niệm về điểm trình tự trong C ++. Hành vi không được xác định cho câu lệnh sau:

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

nhưng theo sự hiểu biết của tôi đối với câu lệnh cout << a++ << a, ostream.operator<<()sẽ được gọi hai lần, trước với ostream.operator<<(a++)và sau ostream.operator<<(a).

Tôi cũng đã kiểm tra kết quả trên trình biên dịch VS2010 và đầu ra của nó cũng là '01'.

Bạn có thể nghĩ đến:

cout << a++ << a;

Như:

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

C ++ đảm bảo rằng tất cả các tác dụng phụ của các đánh giá trước đó sẽ được thực hiện tại các điểm trình tự . Không có điểm trình tự nào giữa đánh giá đối số hàm có nghĩa là đối số đó acó thể được đánh giá trước std::operator<<(std::cout, a++)hoặc sau đối số . Vì vậy, kết quả của trên là không xác định.

Cập nhật C ++ 17

Trong C ++ 17, các quy tắc đã được cập nhật. Đặc biệt:

Trong một biểu thức toán tử shift E1<<E2và E1>>E2, mọi phép tính giá trị và tác dụng phụ của E1đều được sắp xếp theo trình tự trước mọi phép tính giá trị và hiệu ứng phụ của E2.

Có nghĩa là nó yêu cầu mã để tạo ra kết quả b, mã nào sẽ xuất ra 01.

Xem P0145R3 Trình tự đánh giá biểu thức tinh chỉnh cho Idiomatic C ++ để biết thêm chi tiết.

Về mặt kỹ thuật, nhìn chung đây là Hành vi không xác định .

Nhưng, có hai khía cạnh quan trọng cho câu trả lời.

Câu lệnh mã:

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

được đánh giá là:

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

Tiêu chuẩn không xác định thứ tự đánh giá các đối số cho một hàm.
Vì vậy:

• std::operator<<(std::cout, a++) được đánh giá đầu tiên hoặc
• ađược đánh giá đầu tiên hoặc
• nó có thể là bất kỳ thứ tự được xác định triển khai nào.

Đơn đặt hàng này không được chỉ định ^{[Tham khảo 1]} theo tiêu chuẩn.

^{[Tham khảo 1]} C ++ 03 5.2.2 Lệnh gọi hàm
Đoạn 8

Thứ tự đánh giá các lập luận là không xác định . Tất cả các hiệu ứng phụ của đánh giá biểu thức đối số có hiệu lực trước khi hàm được nhập. Thứ tự đánh giá của biểu thức hậu tố và danh sách biểu thức đối số là không xác định.

Hơn nữa, không có điểm trình tự giữa việc đánh giá các đối số cho một hàm nhưng một điểm trình tự chỉ tồn tại sau khi đánh giá tất cả các đối số ^{[Tham khảo 2]} .

^{[Tham khảo 2]} C ++ 03 1.9 Thực thi chương trình [intro.execution]:
Đoạn 17:

Khi gọi một hàm (cho dù hàm có nội tuyến hay không), có một điểm trình tự sau khi đánh giá tất cả các đối số của hàm (nếu có) diễn ra trước khi thực hiện bất kỳ biểu thức hoặc câu lệnh nào trong thân hàm.

Lưu ý rằng, ở đây giá trị của cđược truy cập nhiều lần mà không có điểm trình tự can thiệp, về điều này, tiêu chuẩn cho biết:

^{[Tham khảo 3]} C ++ 03 5 Biểu thức [expr]:
Đoạn 4:

....
Giữa điểm trình tự trước và điểm tiếp theo, một đối tượng vô hướng sẽ có giá trị được lưu trữ của nó được sửa đổi nhiều nhất một lần bằng cách đánh giá một biểu thức. Hơn nữa, giá trị trước sẽ chỉ được truy cập để xác định giá trị được lưu trữ . Các yêu cầu của đoạn này phải được đáp ứng đối với từng thứ tự cho phép của các biểu thức phụ của một biểu thức đầy đủ; nếu không thì hành vi là không xác định .

Mã sửa đổi cnhiều lần mà không có điểm trình tự can thiệp và nó không được truy cập để xác định giá trị của đối tượng được lưu trữ. Điều này rõ ràng là vi phạm điều khoản trên và do đó kết quả theo quy định của tiêu chuẩn là Hành vi không xác định ^{[Hướng dẫn 3]} .

Các điểm trình tự chỉ xác định thứ tự từng phần . Trong trường hợp của bạn, bạn có (sau khi giải quyết quá tải được thực hiện):

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

Có một điểm trình tự giữa a++lệnh gọi đến và đầu tiên std::ostream::operator<<, và có một điểm trình tự giữa lệnh gọi thứ hai avà thứ hai std::ostream::operator<<, nhưng không có điểm trình tự nào giữa a++và a; các ràng buộc về thứ tự duy nhất a++được đánh giá đầy đủ (bao gồm cả các tác dụng phụ) trước lần gọi đầu tiên operator<<và rằng điều thứ hai ađược đánh giá đầy đủ trước lần gọi thứ hai tới operator<<. (Ngoài ra còn có các ràng buộc về thứ tự nhân quả: lệnh gọi thứ hai operator<<không thể đứng trước lệnh gọi đầu tiên, vì nó yêu cầu kết quả của lệnh đầu tiên làm đối số.) §5 / 4 (C ++ 03) nêu rõ:

Ngoại trừ khi được lưu ý, thứ tự đánh giá các toán hạng của các toán tử riêng lẻ và biểu thức con của các biểu thức riêng lẻ, và thứ tự diễn ra các tác dụng phụ, không được xác định. Giữa điểm trình tự trước và điểm tiếp theo, một đối tượng vô hướng phải có giá trị được lưu trữ của nó được sửa đổi nhiều nhất một lần bằng cách đánh giá một biểu thức. Hơn nữa, giá trị trước sẽ chỉ được truy cập để xác định giá trị được lưu trữ. Các yêu cầu của đoạn này phải được đáp ứng đối với từng thứ tự cho phép của các biểu thức phụ của một biểu thức đầy đủ; nếu không thì hành vi là không xác định.

Một trong những câu lệnh cho phép của biểu thức của bạn là a++, acuộc gọi đầu tiên tới operator<<, cuộc gọi thứ hai tới operator<<; điều này sửa đổi giá trị được lưu trữ của a( a++), và truy cập nó ngoài việc xác định giá trị mới (thứ hai a), hành vi là không xác định.

Câu trả lời chính xác là đặt câu hỏi. Tuyên bố là không thể chấp nhận được bởi vì người đọc không thể thấy câu trả lời rõ ràng. Một cách khác để xem xét nó là chúng tôi đã đưa ra các hiệu ứng phụ (c ++) khiến câu lệnh khó diễn giải hơn nhiều. Mã ngắn gọn là tuyệt vời, miễn là ý nghĩa của nó rõ ràng.