淺談C/C++中的順序點(diǎn)和副作用
C/C++中有一個叫做順序點(diǎn)（Sequence Point）的概念，通常我們并沒有必要去了解和深究。但如果掌握了順序點(diǎn)的概念，一些晦澀的表達(dá)式（比如某些無聊的面試題目）可能就會變得簡單明了了。為了介紹順序點(diǎn)，就不得不提到副作用（Side Effect）。
一.副作用(side effect)
表達(dá)式有兩種功能:每個表達(dá)式都產(chǎn)生一個值( value )，同時可能包含副作用( side effect )。副作用是指改變了某些變量的值。
如:
1:20 //這個表達(dá)式的值是20；它沒有副作用，因為它沒有改變?nèi)魏巫兞康闹怠?/p>
2:x=5 // 這個表達(dá)式的值是5；它有一個副作用，因為它改變了變量x的值。
3:x=y++ // 這個表示有兩個副作用，因為改變了兩個變量的值。
4:x=x++ // 這個表單時也有兩個副作用，因為變量x的值發(fā)生了兩次改變。
二.求值順序點(diǎn)
表達(dá)式求值規(guī)則的核心在于 順序點(diǎn)( sequence point ) [ C99 6.5 Expressions 條款2 ] [ C++03 5 Expressions 概述 條款4 ]。
順序點(diǎn)的意思是在一系列步驟中的一個“結(jié)算”的點(diǎn)，語言要求這一時刻的求值和副作用全部完成，才能進(jìn)入下面的部分。在C/C++中只有以下幾種存在順序點(diǎn):
1)分號;
2)未重載的逗號運(yùn)算符的左操作數(shù)賦值之后(即','處)
3)未重載的'||'運(yùn)算符的左操作數(shù)賦值之后(即'||'處);
4)未重載的'&&'運(yùn)算符的左操作數(shù)賦值之后(即"&&"處);
5)三元運(yùn)算符'? : '的左操作數(shù)賦值之后(即'?'處);
6)在函數(shù)所有參數(shù)賦值之后但在函數(shù)第一條語句執(zhí)行之前;
7)在函數(shù)返回值已拷貝給調(diào)用者之后但在該函數(shù)之外的代碼執(zhí)行之前;
8)每個基類和成員初始化之后;
9)在每一個完整的變量聲明處有一個順序點(diǎn)，例如int i, j;中逗號和分號處分別有一個順序點(diǎn);
10)for循環(huán)控制條件中的兩個分號處各有一個順序點(diǎn)。
對于任意一個順序點(diǎn)，它之前的所有副作用都已經(jīng)完成，它之后的所有副作用都尚未發(fā)生。
在兩個順序點(diǎn)之間，子表達(dá)式求值和副作用的順序是不同步的。如果代碼的結(jié)果與求值和副作用發(fā)生順序相關(guān)，稱這樣的代碼有不確定的行為(unspecified behavior).而且,假如期間對一個內(nèi)建類型執(zhí)行一次以上的寫操作,則是未定義行為.
任意兩個順序點(diǎn)之間的副作用的發(fā)生順序都是未定義的.
如：
- x=x++;
該表達(dá)式只有一個順序點(diǎn)，在該順序點(diǎn)之前有2個副作用，一個是自增，一個賦值，這兩個副作用發(fā)生的順序是未定義的，即自增運(yùn)算和賦值運(yùn)算哪一個先執(zhí)行是沒有被定義的(注意這個順序跟運(yùn)算符的優(yōu)先級是無關(guān)的，注意理解運(yùn)算符優(yōu)先級的含義)，這個執(zhí)行次序交由編譯器廠商去自行決定，因此對于不同的編譯器可能會得出不同的結(jié)果。
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- int i=0;
- int m=(++i)+(++i)+(++i)+(++i);
- printf("%d %d\n",m,i);
- system("pause");
- return 0;
- }
對于上述代碼:
在gcc編譯器中運(yùn)行得到的結(jié)果是 11 4
而在Visual Studio 2008中運(yùn)行得到的結(jié)果是 16 4
因為對于
- int i=0;
- int m=(++i)+(++i)+(++i)+(++i);
在兩個分號之間有5個副作用，這5個副作用與子表達(dá)式的求值順序是未定義的，對于不同的編譯器會得出不同的結(jié)果。
并且在這期間對i進(jìn)行了不止一次的寫操作，這也是一個未定義的行為，可能會引起任何后果。
還比如:
- x[i]=i++;
- printf("%d %d\n",i++,i++);
- function(x,x++);
這些都是未定義的行為。
因此我們平時在寫代碼時，盡量不要寫出這樣風(fēng)格不好的代碼，因為它不僅會給程序帶來不確定性，可能會引起任何后果(比如程序崩潰)，而且對于代碼的移植性來說是致命的打擊。
比如:
- x[i]=i++;
可以用這段代碼去代替:
- x[i]=i;
- i++;
- function(x,x++);-> function(x,x);
- x=x+1;
這樣的代碼才是風(fēng)格良好的代碼。
盡量保證，在兩個相鄰順序點(diǎn)之間同一個變量不可以被修改兩次以上或者同時有讀取和修改，否則，就會產(chǎn)生未定義的行為。
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