Порядок оценки и поведение undefined

Говоря в контексте стандарта С++ 11 (который уже не имеет понятия точек последовательности, как вы знаете), я хочу понять, как определяются два простых примера.

int i = 0;

i = i++;   // #0

i = ++i;   // #1

На SO есть две темы, которые объясняют эти примеры в контексте С++ 11. Здесь сказано, что #0 вызывает UB и #1. Здесь сказано, что оба примера: undefined. Эта двусмысленность меня смущает. Я читал эту хорошо структурированную reference три раза, но тема кажется слишком сложной для меня.

Проанализируем пример #0: i = i++;.

Соответствующие кавычки:

Вычисление стоимости встроенного постинкремента и постдекремента операторы секвенированы перед его побочным эффектом.

Побочный эффект (модификация левого аргумента) встроенного оператора присваивания и всех встроенных операторов присваивания секвенируется после вычисления значения (но не побочных эффектов) как левый, так и правый аргументы, и секвенирован до значения вычисление выражения присваивания (то есть до возвращения ссылка на измененный объект)

Если побочный эффект скалярного объекта не зависит от другого побочный эффект на том же скалярном объекте, поведение undefined.

Как я понял, побочный эффект оператора присваивания не секвенирован с побочными эффектами его левого и правого аргументов. Таким образом, побочный эффект оператора присваивания не секвенирован с побочными эффектами i++. Итак, #0 вызывает UB.

Проанализируем пример #1: i = ++i;.

Соответствующие кавычки:

Побочный эффект встроенного преинкремента и предопределения операторы упорядочиваются до вычисления его значений (неявное правило, подлежащее для определения как составного назначения)

Побочный эффект (модификация левого аргумента) встроенного оператора присваивания и всех встроенных операторов присваивания секвенируется после вычисления значения (но не побочных эффектов) как левый, так и правый аргументы, и секвенирован до значения вычисление выражения присваивания (то есть до возвращения ссылка на измененный объект)

Если побочный эффект скалярного объекта не зависит от другого побочный эффект на том же скалярном объекте, поведение undefined.

Я не вижу, как этот пример отличается от #0. Кажется, это UB для меня по той же причине, что и #0. Побочный эффект присваивания не связан с побочным эффектом ++i. Кажется, это UB. Приведенная выше тема говорит, что она четко определена. Почему?

Вопрос: как я могу применить котируемые правила для определения UB примеров. Было бы очень полезно получить как можно более простое объяснение. Спасибо!

Ответ 1

Поскольку ваши кавычки не относятся непосредственно к стандарту, я попытаюсь дать подробный ответ, цитируя соответствующие части стандарта. Определения "побочные эффекты" и "оценка" приведены в параграфе 1.9/12:

Доступ к объекту, обозначенному изменчивым значением glvalue (3.10), модификацией объекта, вызовом функции ввода-вывода библиотеки или вызовом функции, выполняющей любые из этих операций, являются побочными эффектами, которые являются изменениями состояния среда выполнения. Оценка выражения (или подвыражения) в общем случае включает в себя как вычисления значений (включая определение идентичности объекта для оценки glvalue и получение значения, ранее назначенного объекту для оценки prvalue), так и инициирование побочных эффектов.

Следующая соответствующая часть - это пункт 1.9/15:

За исключением тех случаев, когда отмечено, оценки операндов отдельных операторов и подвыражений отдельных выражений не имеют никакого значения. [...] Вычисления значений операндов оператора секвенируются перед вычислением значения результата оператора. Если побочный эффект на скалярном объекте не влияет на какой-либо другой побочный эффект на один и тот же скалярный объект или вычисление значения с использованием значения одного и того же скалярного объекта, поведение undefined.

Теперь посмотрим, как применить это к двум примерам.

i = i++;

Это постфиксная форма приращения, и вы найдете ее определение в пункте 5.2.6. Наиболее релевантное предложение гласит:

Вычисление значения выражения ++ секвенируется до модификации объекта операнда.

Для выражения присваивания см. параграф 5.17. В соответствующей части указано:

Во всех случаях назначение выполняется после вычисления значения правого и левого операндов и перед вычислением значения выражения присваивания.

Используя всю информацию сверху, оценка всего выражения (этот порядок не гарантируется стандартом!):

вычисление значения i++ (правая сторона)
вычисление значения i (левая сторона)
модификация i (побочный эффект ++)
модификация i (побочный эффект =)

Все стандартные гарантии заключаются в том, что вычисления значений двух операндов секвенированы перед вычислением значения выражения присваивания. Но вычисление стоимости правой стороны - это только "чтение значения i" и не изменение i, две модификации (побочные эффекты) не секвенированы относительно друг друга и мы получаем поведение undefined.

Как насчет второго примера?

i = ++i;

Ситуация здесь совсем другая. Вы найдете определение приращения префикса в пункте 5.3.2. Соответствующая часть:

Если x не относится к типу bool, выражение ++ x эквивалентно x + = 1.

Подставляя это, наше выражение эквивалентно

i = (i += 1)

Взглянув на составной оператор присваивания += в 5.17/7, получим, что i += 1 эквивалентно i = i + 1, за исключением того, что i оценивается только один раз. Следовательно, рассматриваемое выражение, наконец, становится

i = (i = (i + 1))

Но мы уже знаем выше, что вычисление значения = секвенируется после вычисления значения операндов, а побочные эффекты секвенированы перед вычислением значения =. Итак, мы получаем четко определенный порядок оценки:

значение вычисления i + 1 (и i - левая сторона внутреннего выражения) (# 1)
инициировать побочный эффект внутреннего =, т.е. изменить "внутренний" i
значение вычисления (i = i + 1), которое является "новым" значением i
инициировать побочный эффект внешнего =, т.е. изменить "внешний" i
вычислить значение полного выражения.

(# 1): Здесь i оценивается только один раз, поскольку i += 1 эквивалентен i = i + 1, за исключением того, что i оценивается только один раз (5.17/7).

Ответ 2

Основное различие заключается в том, что ++i определяется как i += 1, поэтому

i = ++i;

совпадает с:

i = (i += 1);

Так как побочные эффекты оператора += секвенированы до вычисление значения оператора, фактическая модификация из i в ++i секвенируется перед внешним назначением. Эта следует непосредственно из разделов, которые вы цитируете: "Побочный эффект (модификация левого аргумента) встроенного назначения оператора и всех встроенных операторов присваивания соединений после вычисления значения (но не побочных эффектов) как левого, так и правого аргументов, и секвенирован до вычисление значения выражения присваивания (то есть до возвращая ссылку на модифицированный объект) "

Это связано с вложенным оператором присваивания; внешний) оператор присваивания только накладывает последовательность на значение вычисление его операндов, а не их побочных эффектов. (Но Конечно, это не отменяет последовательность, введенную иначе.)

И как вы косвенно указываете, это ново для С++ 11; ранее оба были undefined. Более старые версии С++ использовались точки последовательности, а не секвенированы раньше, и там не была точкой последовательности в любом из операторов присваивания. (Я создается впечатление, что целью было то, что операторы, которые результат в lvalue имеет значение, которое секвенируется после любого побочные эффекты. В более раннем С++ выражение *&++i было undefined поведение; в С++ 11 гарантируется, что он будет таким же, как ++i.)