經(jīng)?？梢栽谝恍┯懻摻M里看到下面的提問：“誰知道下面C語句給n賦什么值？”

m = 1; n = m+++m++;

最近有位不相識的朋友發(fā)email給我，問為什么在某個C++系統(tǒng)里，下面表達(dá)式打印出兩個4，而不是4和5：

a = 4; cout << a++ << a;

C++ 不是規(guī)定 << 操作左結(jié)合嗎？是C++ 書上寫錯了，還是這個系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有問題？

注：運(yùn)行a = 4; cout << a++ << a;

如在Visual c++ 6.0中，得到的是4和4；在Visual Studio中，得到的是4和5.

到底哪個是對的呢？請?jiān)斂春竺娴姆治觯?/span>

 要弄清這些，需要理解的一個問題是：如果程序里某處修改了一個變量（通過賦值、增量/減量操作等），什么時候從該變量能夠取到新值？有人可能說，“這算什么問題！我修改了變量，再從這個變量取值，取到的當(dāng)然是修改后的值！”其實(shí)事情并不這么簡單。

C/C++ 語言是“基于表達(dá)式的語言”，所有計(jì)算（包括賦值）都在表達(dá)式里完成?！皒 = 1;”就是表達(dá)式 “x = 1”后加表示語句結(jié)束的分號。要弄清程序的意義，首先要理解表達(dá)式的意義，也就是：1）表達(dá)式所確定的計(jì)算過程；2）它對環(huán)境（可以把環(huán)境看作 當(dāng)時可用的所有變量）的影響。如果一個表達(dá)式（或子表達(dá)式）只計(jì)算出值而不改變環(huán)境，我們就說它是引用透明的，這種表達(dá)式早算晚算對其他計(jì)算沒有影響（不 改變計(jì)算的環(huán)境。當(dāng)然，它的值可能受到其他計(jì)算的影響）。如果一個表達(dá)式不僅算出一個值，還修改了環(huán)境，就說這個表達(dá)式有副作用（因?yàn)樗嘧隽祟~外的事）。a++ 就是有副作用的表達(dá)式。這些說法也適用于其他語言里的類似問題。

現(xiàn)在問題變成：如果C/C++ 程序里的某個表達(dá)式（部分）有副作用，這種副作用何時才能實(shí)際體現(xiàn)到使用中？為使問題更清楚，我們假定程序里有代碼片段 “...a[i]++ ... a[j] ...”，假定當(dāng)時i與j的值恰好相等（a[i] 和a[j] 正好引用同一數(shù)組元素）；假定a[i]++ 確 實(shí)在a[j] 之前計(jì)算；再假定其間沒有其他修改a[i] 的動作。在這些假定下，a[i]++ 對 a[i] 的修改能反映到 a[j] 的求值中嗎？ 注意：由于 i 與 j 相等的問題無法靜態(tài)判定，在目標(biāo)代碼里，這兩個數(shù)組元素訪問（對內(nèi)存的訪問）必然通過兩段獨(dú)立代碼完成?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的計(jì)算都在寄 存器里做，問題現(xiàn)在變成：在取 a[j] 值的代碼執(zhí)行之前，a[i] 更新的值是否已經(jīng)被（從寄存器）保存到內(nèi)存？如果了解語言在這方面的規(guī)定，這個問 題的答案就清楚了。

程序語言通常都規(guī)定了執(zhí)行中變量修改的最晚實(shí)現(xiàn)時刻（稱為順序點(diǎn)、序點(diǎn)或執(zhí)行點(diǎn)）。程序執(zhí)行中存在一系列順序點(diǎn)

（時 刻），語言保證一旦執(zhí)行到達(dá)一個順序點(diǎn)，在此之前發(fā)生的所有修改（副作用）都必須實(shí)現(xiàn)（必須反應(yīng)到隨后對同一存儲位置的訪問中），在此之后的所有修改都還 沒有發(fā)生。在順序點(diǎn)之間則沒有任何保證。對C/C++ 語言這類允許表達(dá)式有副作用的語言，順序點(diǎn)的概念特別重要。

現(xiàn)在上面問題的回答已經(jīng)很清楚了：如果在a[i]++ 和a[j] 之間存在一個順序點(diǎn)，那么就能保證a[j] 將取得修改之后的值；否則就不能保證。

C/C++語言定義（語言的參考手冊）明確定義了順序點(diǎn)的概念。順序點(diǎn)位于：

1. 每個完整表達(dá)式結(jié)束時。完整表達(dá)式包括變量初始化表達(dá)式，表達(dá)式語句，return語句的表達(dá)式，以及條件、循環(huán)和switch語句的控制表達(dá)式（for頭部有三個控制表達(dá)式）；

2. 運(yùn)算符 &&、||、?: 和逗號運(yùn)算符的第一個運(yùn)算對象計(jì)算之后；

3. 函數(shù)調(diào)用中對所有實(shí)際參數(shù)和函數(shù)名表達(dá)式（需要調(diào)用的函數(shù)也可能通過表達(dá)式描述）的求值完成之后（進(jìn)入函數(shù)體之前）。

假設(shè)時刻ti和ti+1是前后相繼的兩個順序點(diǎn)，到了ti+1，任何C/C++ 系統(tǒng)（VC、BC等都是C/C++系統(tǒng)）都必須實(shí)現(xiàn)ti之后發(fā)生的所有副 作用。當(dāng)然它們也可以不等到時刻ti+1，完全可以選擇在時段 [t, ti+1] 之間的任何時刻實(shí)現(xiàn)在此期間出現(xiàn)的副作用，因?yàn)镃/C++ 語言允許 這些選擇。

前面討論中假定了a[i]++ 在a[i] 之前做。在一個程序片段里a[i]++ 究竟是否先做，還與它所在的表達(dá)式確定的計(jì)算過程有關(guān)。我們都熟悉C/C++ 語言有關(guān)優(yōu)先級、結(jié)合性和括號的規(guī)定，而出現(xiàn)多個運(yùn)算對象時的計(jì)算順序卻常常被人們忽略。看下面例子：

(a + b) * (c + d) fun(a++, b, a+5)

這里“*”的兩個運(yùn)算對象中哪個先算？fun及其三個參數(shù)按什么順序計(jì)算？對第一個表達(dá)式，采用任何計(jì)算順序都沒關(guān)系，因?yàn)槠渲械淖颖磉_(dá)式都是引用透明的。 第二個例子里的實(shí)參表達(dá)式出現(xiàn)了副作用，計(jì)算順序就非常重要了。少數(shù)語言明確規(guī)定了運(yùn)算對象的計(jì)算順序（Java規(guī)定從左到右），C/C++ 則有意不予 規(guī)定，既沒有規(guī)定大多數(shù)二元運(yùn)算的兩個對象的計(jì)算順序（除了&&、|| 和 ，），也沒有規(guī)定函數(shù)參數(shù)和被調(diào)函數(shù)的計(jì)算順序。在計(jì)算第二 個表達(dá)式時，首先按照某種順序算fun、a++、b和a+5，之后是順序點(diǎn)，而后進(jìn)入函數(shù)執(zhí)行。

不少書籍在這些問題上有錯（包括一些很流行的書）。例如說C/C++ 先算左邊（或右邊），或者說某個C/C++ 系統(tǒng)先計(jì)算某一邊。這些說法都是錯誤 的！一個C/C++ 系統(tǒng)可以永遠(yuǎn)先算左邊或永遠(yuǎn)先算右邊，也可以有時先算左邊有時先算右邊，或在同一表達(dá)式里有時先算左邊有時先算右邊。不同系統(tǒng)可能采 用不同的順序（因?yàn)槎挤险Z言標(biāo)準(zhǔn)）；同一系統(tǒng)的不同版本完全可以采用不同方式；同一版本在不同優(yōu)化方式下，在不同位置都可能采用不同順序。因?yàn)檫@些做法 都符合語言規(guī)范。在這里還要注意順序點(diǎn)的問題：即使某一邊的表達(dá)式先算了，其副作用也可能沒有反映到內(nèi)存，因此對另一邊的計(jì)算沒有影響。

回到前面的例子：“誰知道下面C語句給n賦什么值？”

m = 1; n = m++ +m++;

正確回答是：不知道！語言沒有規(guī)定它應(yīng)該算出什么，結(jié)果完全依賴具體系統(tǒng)在具體上下文中的具體處理。其中牽涉到運(yùn)算對象的求值順序和變量修改的實(shí)現(xiàn)時刻問題。對于：

cout << a++ << a;

我們知道它是

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

的簡寫。先看外層函數(shù)調(diào)用，這里需要算出所用函數(shù)，還需要計(jì)算a的值。語言沒有規(guī)定哪個先算。如果真的先算函數(shù)，這一計(jì)算中出現(xiàn)了另一次函數(shù)調(diào)用，在被調(diào) 函數(shù)體執(zhí)行前有一個順序點(diǎn)，那時a++的副作用就會實(shí)現(xiàn)。如果是先算參數(shù)，求出a的值

4，而后計(jì)算函數(shù)時的副作用當(dāng)然不會改變它（這種情況下輸出兩個 4）。當(dāng)然，這些只是假設(shè)，實(shí)際應(yīng)該說的是：這種東西根本不該寫，討論其效果沒有意義。

有人可能說，為什么人們設(shè)計(jì) C/C++時不把順序規(guī)定清楚，免去這些麻煩？C/C++ 語言的做法完全是有意而為，其目的就是允

許編譯器采用任何求值順序，使編譯器在優(yōu)化中可以根據(jù)需要調(diào)整實(shí)現(xiàn)表達(dá)式求值的指令序列，以得到效率更高的代碼。

像 Java那樣嚴(yán)格規(guī)定表達(dá)式的求值順序和效果，不僅限制了語言的實(shí)現(xiàn)方式，還要求更頻繁的內(nèi)存訪問（以實(shí)現(xiàn)副作用），這些可能帶來可觀的效率損失。應(yīng)該 說，在這個問題上，C/C++和Java的選擇都貫徹了它們各自的設(shè)計(jì)原則，各有所獲（C/C++ 潛在的效率，Java更清晰的程序行為），當(dāng)然也都有 所失。還應(yīng)該指出，大部分程序設(shè)計(jì)語言實(shí)際上都采用了類似C/C++的規(guī)定。

討論了這么多，應(yīng)該得到什么結(jié)論呢？C/C++ 語言的規(guī)定告訴我們，任何依賴于特定計(jì)算順序、依賴于在順序點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)修改效果的表達(dá)式，其結(jié)果都沒有保證。程序設(shè)計(jì)中應(yīng)該貫徹的規(guī)則是：如果在任何“完整表達(dá)式”（形成一段由順序點(diǎn)結(jié)束的計(jì)算）里存在對同一“變量”的多個引用，那么表達(dá)式里就不應(yīng)該出現(xiàn)對這一“變量”的副作用。否則就不能保證得到預(yù)期結(jié)果。注意：這里的問題不是在某個系統(tǒng)里試一試的問題，因?yàn)槲覀儾豢赡茉囼?yàn)所有可能的表達(dá)式組合形式以及所有可能的上下文。這里討論的是語言，而不是某個實(shí)現(xiàn)。總而言之，絕不要寫這種表達(dá)式，否則我們或早或晚會某種環(huán)境中遇到麻煩。

后記：去年參加一個學(xué)術(shù)會議，看到有同行寫文章討論某個C系統(tǒng)里表達(dá)式究竟按什么順序求值，并總結(jié)出一些“規(guī)律”。從討論中了解到某“程序員水平考試”出 了這類題目。這使我感到很不安。今年給一個教師學(xué)習(xí)班講課，發(fā)現(xiàn)許多專業(yè)課教師也對這一基本問題也不甚明了，更覺得問題確實(shí)嚴(yán)重。因此整理出這篇短文供大 家參考。

以上這篇淺談C/C++ 語言中的表達(dá)式求值就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持我們。