通过对象的名称和引用定义明确地在表达式中多次修改对象吗？

Question

你好我有一个简单的问题：是否在同一个表达式中多次修改一个对象；一次通过其标识符（名称），第二次通过对它的引用或指向它的指针未定义的行为？

int i = 1;
std::cout << i << ", " << ++i << std::endl; //1- Error. Undefined Behavior

int& refI = i;
std::cout << i << ", " << ++refI << std::endl; //2-  Is this OK?

int* ptrI = &refI; // ptrI point to the referred-to object (&i)

std::cout << i << ", " << ++*ptrI << std::endl; // 3 is this also OK?

在第二个中它似乎工作正常但我对此感到困惑，因为从我所学到的;引用只是一个已经存在的对象的别名。对它的任何更改都会影响引用对象。因此，我在这里看到的是 i 和 refI 相同，因此在同一个表达式中不止一次修改同一个对象 (i)。
但为什么所有编译器都将语句 2 视为定义明确的行为？
语句 3 (ptrI) 呢？

Answer 1

所有这些都会导致未定义的行为。仅仅因为编译器不发出警告并不代表它不是这样。 UB 可能发生任何事情：它工作，有时工作，它崩溃，它炸毁你的电脑，&c。

Answer 2

它们在 C++17 之前都具有未定义的行为，并且在 C++17 之后都具有明确定义的行为。

请注意，在这两个示例中，您不是修改 i 不止一次。您仅使用增量对其进行修改。

但是，对一个标量（这里是 i 的增量）产生副作用也是未定义的行为，因为值计算是未排序的（这里是 i 的左侧使用） ).副作用是直接作用于变量还是通过引用或指针产生的都无关紧要。

在 C++17 之前，<< 运算符并不暗示其操作数的任何排序，因此您的所有示例中的行为都是未定义的。

自 C++17 起，<< 运算符保证从左到右计算其操作数。当使用运算符符号调用时，C++17 还将运算符的排序规则扩展到重载运算符。因此，在您所有的示例中，行为都是明确定义的，i 的左手使用在 i 的值递增之前首先被评估。 =21=]

但是请注意，某些编译器并没有非常及时地实现对评估规则的这些更改，因此即使您使用 -std=c++17 标志，它仍然可能不幸地违反了旧版和当前编译器的预期行为版本。

此外，至少在 GCC 的情况下，-Wsequence-point 警告被明确记录为即使在 C++17 中定义明确的行为也会发出警告，以帮助用户避免编写代码在 C 和更早的 C++ 版本中会有未定义的行为，请参阅 GCC documentation.

编译器不需要（也不能）诊断所有未定义行为的情况。在一些简单的情况下，它可以给你一个警告（你可以使用 -Werror 或类似的方法将其变成一个错误），但在更复杂的情况下它不会。尽管如此，如果您有未定义的行为，无论是否已诊断，您的程序都将失去对其行为的任何保证。

Answer 3

评估规则的顺序是根据对象定义的，而不是引用或指针，或您获取对象所采用的任何方法。

也就是说，你的三个例子在评估规则的顺序上是完全等价的（如果我们只考虑定义为i的对象）。

因此让我们看看您的第一个示例：

std::cout << i << ", " << ++i << std::endl;

为简单起见，我们可以忽略 ", " 和 std::endl，因此：

std::cout << i << ++i;

VC(X) = X 的值计算
SE(X) = X 的副作用
Exec(X) = X的函数体的执行
X <--- Y = X 在 Y 之后排序

从 c++ 11 到 c++ 17，这是未定义的行为，因为 D 的副作用（见图表）相对于 C 的值计算是无序的。但是，两者都涉及对象 i。这是未定义的行为。

从 c++ 17 开始，有一个额外的保证（在 << 和 >> 表达式上）C 的值计算和副作用将在值计算和副作用之前排序D（用虚线标记），因此代码定义明确。

通过对象的名称和引用定义明确地在表达式中多次修改对象吗？

Is modifying an object more than once in an expression through its name and through its reference well-defined?

c++

reference

undefined-behavior

c++17