Яка правильна відповідь на cout << a ++ << a ;?

Нещодавно в інтерв'ю з'явилося таке об'єктивне питання типу.

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

Відповіді:

а. 10
б. 01
c. невизначена поведінка

Я відповів на вибір b, тобто вихід буде "01".

Але на мій подив пізніше мені інтерв'ю сказав, що правильна відповідь - це варіант c: undefined.

Тепер я знаю концепцію точок послідовності в C ++. Поведінка не визначена для наступного твердження:

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

але в моєму розумінні для заяви cout << a++ << a, то ostream.operator<<()можна було б назвати двічі, спочатку ostream.operator<<(a++)і пізніше ostream.operator<<(a).

Я також перевірив результат на компіляторі VS2010, і його вихід також '01'.

Ви можете придумати:

cout << a++ << a;

Як:

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

C ++ гарантує, що всі побічні ефекти попередніх оцінок будуть виконані в точках послідовності . Між оцінкою аргументів функції немає точок послідовності, що означає, що аргумент aможна оцінити перед аргументом std::operator<<(std::cout, a++)або після. Отже результат вищезазначеного не визначений.

C ++ 17 оновлення

На C ++ 17 правила було оновлено. Зокрема:

У виразі оператора зсуву E1<<E2та E1>>E2, кожне обчислення значення та побічний ефект від E1секвенсовані перед кожним обчисленням значення та побічним ефектом E2.

Що означає, що йому потрібен код для отримання результату b, який виводить 01.

Докладніше див. У P0145R3 Порядок уточнення оцінки виразів для Idiomatic C ++ .

Технічно загалом це невизначена поведінка .

Але у відповіді є два важливі аспекти.

Заява коду:

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

оцінюється як:

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

Стандарт не визначає порядок оцінки аргументів функції.
Так чи то:

• std::operator<<(std::cout, a++) оцінюється спочатку або
• aоцінюється спочатку або
• це може бути будь-який порядок, визначений реалізацією.

Це замовлення не визначено ^{[Посилання 1]} відповідно до стандарту.

^{[Посилання 1]} C ++ 03 5.2.2 Виклик функції
Пара 8

Порядок оцінки аргументів не визначений . Всі побічні ефекти оцінок виразів аргументів набувають чинності перед введенням функції. Порядок оцінки виразу постфікса та список виразів аргументів не визначений.

Крім того, між оцінкою аргументів функції немає точки послідовності, але точка послідовності існує лише після оцінки всіх аргументів ^{[Посилання 2]} .

^{[Посилання 2]} C ++ 03 1.9 Виконання програми [введення.виконання]:
Параграф 17:

Під час виклику функції (незалежно від того, чи функція є вбудованою чи ні), після оцінки всіх аргументів функції (якщо такі є) має місце послідовність, яке має місце перед виконанням будь-яких виразів або висловлювань в тілі функції.

Зауважте, що тут значення cдоступу отримується не раз без втручальної точки послідовності, щодо цього стандарт говорить:

^{[Посилання 3]} C ++ 03 5 Вирази [expr]:
Параграф 4:

....
Між попередньою та наступною точкою послідовності скалярний об'єкт повинен змінити його збережене значення якнайбільше одночасно оцінкою виразу. Крім того, попереднє значення має доступ лише для визначення значення, яке потрібно зберігати . Вимоги цього пункту повинні бути дотримані для кожного допустимого впорядкування підвиразів повного виразу; інакше поведінка не визначена .

Код змінюється cнеодноразово, не втручаючись точку послідовності, і до нього не можна отримати доступ для визначення значення збереженого об'єкта. Це явне порушення вищезазначеного пункту, а отже, результатом, визначеним стандартом, є Невизначена поведінка ^{[Посилання 3]} .

Точки послідовності визначають лише часткове впорядкування. У вашому випадку у вас є (як тільки буде вирішено перевантаження):

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

Існує точка послідовності між a++і першим викликом до std::ostream::operator<<, і є точка послідовності між другим aі другим викликом до std::ostream::operator<<, але немає точки послідовності між a++і a; єдині обмеження впорядкування полягають у тому, що вони a++повинні бути повністю оцінені (включаючи побічні ефекти) перед першим викликом до operator<<, а другий aповинен бути повністю оцінений перед другим викликом до operator<<. (Існують також причинно-наслідкові обмеження впорядкування: другий виклик не operator<<може передувати першому, оскільки він вимагає результатів першого в якості аргументу.) § 5/4 (C ++ 03) визначає:

За винятком випадків, де не визначено порядок оцінки операндів окремих операторів та підвиразів окремих виразів та порядок, у якому мають місце побічні ефекти. Між попередньою та наступною точкою послідовності скалярний об’єкт повинен змінити його збережене значення якнайбільше одного разу оцінкою виразу. Крім того, попереднє значення має доступ лише для визначення значення, яке потрібно зберігати. Вимоги цього пункту повинні бути дотримані для кожного допустимого впорядкування підвиразів повного виразу; інакше поведінка не визначена.

Один з допустимих упорядкування вашого виразу a++, a, перший виклик operator<<, другий виклик до operator<<; це змінює збережене значення a( a++), і отримує доступ до нього, крім визначення нового значення (другого a), поведінку не визначено.

Правильна відповідь - поставити запитання. Заява неприйнятна, оскільки читач не може бачити чіткої відповіді. Ще один спосіб поглянути на це - ми ввели побічні ефекти (c ++), які ускладнюють інтерпретацію твердження. Короткий код чудовий, якщо його сенс зрозумілий.