Каков правильный ответ для cout << a ++ << a ;?

Недавно в интервью был задан следующий вопрос объективного типа.

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

Ответы:

а. 10
б. 01
с. неопределенное поведение

Я ответил на вариант b, т.е. вывод будет «01».

Но, к моему удивлению, позже интервьюер сказал мне, что правильный ответ - вариант c: undefined.

Теперь я знаю концепцию точек последовательности в C ++. Поведение не определено для следующего оператора:

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

но в моем понимании для заявления cout << a++ << a, то ostream.operator<<()можно было бы назвать дважды, сначала ostream.operator<<(a++)и позже ostream.operator<<(a).

Я также проверил результат на компиляторе VS2010, и его вывод тоже «01».

Вы можете думать о:

cout << a++ << a;

Так как:

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

C ++ гарантирует, что все побочные эффекты предыдущих оценок будут выполнены в точках последовательности . Между оценками аргументов функции нет точек последовательности, что означает, что аргумент aможет быть оценен до std::operator<<(std::cout, a++)или после аргумента . Таким образом, результат вышеизложенного не определен.

Обновление C ++ 17

В C ++ 17 правила были обновлены. В частности:

В выражении оператора сдвига E1<<E2и E1>>E2каждое вычисление значения и побочный эффект E1упорядочиваются перед каждым вычислением значения и побочным эффектом E2.

Это означает , что он требует код в результате продукции b, которая выводит 01.

Для получения дополнительных сведений см. P0145R3 Порядок оценки уточняющих выражений для идиоматического C ++ .

Технически в целом это неопределенное поведение .

Но есть два важных аспекта ответа.

Заявление кода:

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

оценивается как:

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

Стандарт не определяет порядок оценки аргументов функции.
Итак, Либо:

• std::operator<<(std::cout, a++) оценивается в первую очередь или
• aоценивается в первую очередь или
• это может быть любой порядок, определенный реализацией.

Этот порядок не указан ^{[ссылка 1]} согласно стандарту.

^{[Ссылка 1]} C ++ 03 5.2.2 Вызов функции,
пункт 8

Порядок оценки аргументов не указан . Все побочные эффекты оценок выражения аргумента вступают в силу до того, как функция будет введена. Порядок вычисления постфиксного выражения и списка выражений аргумента не указан.

Кроме того, нет точки последовательности между оценкой аргументов функции, но точка последовательности существует только после оценки всех аргументов ^{[Ссылка 2]} .

^{[Ссылка 2]} C ++ 03 1.9 Выполнение программы [intro.execution]:
Пункт 17:

При вызове функции (независимо от того, является ли функция встроенной), после оценки всех аргументов функции (если есть), которая имеет место перед выполнением любых выражений или операторов в теле функции, существует точка последовательности.

Обратите внимание, что здесь к значению cобращаются более одного раза без промежуточной точки последовательности, относительно этого в стандарте говорится:

^{[Ссылка 3]} C ++ 03 5 Выражения [expr]:
Пункт 4:

....
Между предыдущей и следующей точкой последовательности скалярный объект должен иметь свое сохраненное значение, измененное не более одного раза при оценке выражения. Кроме того, к предыдущему значению необходимо обращаться только для определения значения, которое необходимо сохранить . Требования данного параграфа должны соблюдаться для каждого допустимого порядка подвыражений полного выражения; в противном случае поведение не определено .

Код изменяется cболее одного раза без вмешательства точки последовательности, и к нему не осуществляется доступ для определения значения сохраненного объекта. Это явное нарушение вышеупомянутого пункта и, следовательно, результатом, предписываемым стандартом, является Undefined Behavior ^{[Ref 3]} .

Точки последовательности определяют только частичный порядок. В вашем случае у вас есть (после разрешения перегрузки):

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

Между ними a++и первым вызовом std::ostream::operator<<есть точка последовательности, а между вторым aи вторым вызовом std::ostream::operator<<есть точка последовательности, но нет точки последовательности между a++и a; единственные ограничения порядка - это то, что они a++должны быть полностью оценены (включая побочные эффекты) перед первым вызовом operator<<, и что второе aдолжно быть полностью оценено перед вторым вызовом operator<<. (Существуют также причинные ограничения порядка: второй вызов operator<<не может предшествовать первому, так как он требует в качестве аргумента результатов первого.) В §5 / 4 (C ++ 03) говорится:

Если не указано иное, порядок оценки операндов отдельных операторов и подвыражений отдельных выражений, а также порядок, в котором имеют место побочные эффекты, не указан. Между предыдущей и следующей точкой последовательности скалярный объект должен иметь свое сохраненное значение, измененное не более одного раза при оценке выражения. Кроме того, к предыдущему значению необходимо обращаться только для определения значения, которое необходимо сохранить. Требования данного параграфа должны соблюдаться для каждого допустимого порядка подвыражений полного выражения; в противном случае поведение не определено.

Один из допустимых упорядочений вашего выражения a++, a, первый вызов operator<<, второй вызов к operator<<; это изменяет сохраненное значение a( a++) и обращается к нему, кроме определения нового значения (второго a), поведение не определено.

Правильный ответ - поставить под вопрос вопрос. Утверждение неприемлемо, потому что читатель не видит четкого ответа. Другой способ взглянуть на это состоит в том, что мы ввели побочные эффекты (c ++), которые значительно усложняют интерпретацию этого оператора. Краткий код - это здорово, если его смысл ясен.