Порядок вычисления

Порядок вычисления любой части любого выражения, включая порядок вычисления аргументов функции, является неопределённым (с некоторыми исключениями, перечисленными ниже). Компилятор может вычислять операнды и другие подвыражения в любом порядке и может выбрать другой порядок, когда то же выражение вычисляется снова.

В C++ нет понятия вычисления слева направо или справа налево. Это не следует путать с левосторонней или правосторонней ассоциативностью операторов: выражение a() + b() + c() анализируется как (a() + b()) + c() из-за левосторонней ассоциативности operator+, но c может выполниться первым, последним или между a() и b():

#include <cstdio>
int a() { return std::puts("a"); }
int b() { return std::puts("b"); }
int c() { return std::puts("c"); }
void z(int, int, int) {}
int main() {
    z(a(), b(), c());       // разрешены все 6 перестановок
    return a() + b() + c(); // разрешены все 6 перестановок
}

b
c
a
c
a 
b

[править] Правила "расположено-перед" (начиная с C++11)

[править] Вычисление Выражений

Вычисление каждого выражения включает:

• Вычисление значений: вычисление значения, возвращаемого выражением. Это может включать определение идентичности объекта (например, оценка glvalue, если выражение возвращает ссылку на некоторый объект) или чтение значения, ранее присвоенного объекту (например, оценка prvalue, если выражение возвращает число или какое-либо другое значение).
• Инициирование побочных эффектов: доступ (чтение или запись) к объекту, обозначенному volatile glvalue, изменение (запись) объекта, вызов функций ввода/вывода библиотеки или вызов функции, которая выполняет любое из этих действий.

[править] Упорядочение

"Расположено-перед" это ассимитричное, транзитивное, попарное отношение между вычислениями в одном потоке.

• Если A расположено-перед B, тогда вычисление A будет завершено до того, как начнётся вычисление B.
• Если A не расположено-перед B и B расположено-перед A, тогда вычисление B будет завершено до того, как начнётся вычисление A.
• Если A не расположено-перед B и B не расположено-перед A, тогда существуют две возможности:
  • Вычисления A и B неупорядочены: они могут быть выполнены в любом порядке, и могут перекрываться (в пределах одного потока выполнения компилятор может чередовать инструкции ЦП, выполняемые для вычисления A и B).
  • Вычисления A и B имеют неопределённую последовательность: они могут быть выполнены в любом порядке, но не могут перекрываться: либо A будет вычислено перед B, либо B будет вычислено перед A. При следующем вычислении этого же выражения порядок может быть противоположным.

[править] Правила

[править] Неопределённое поведение

1) Если побочный эффект скалярного объекта не упорядочен по отношению к другому побочному эффекту того же скалярного объекта, поведение не определено.

i = ++i + 2;       // чётко определено
i = i++ + 2;       // неопределённое поведение до C++17
f(i = -2, i = -2); // неопределённое поведение до C++17
f(++i, ++i);       // неопределённое поведение до C++17, не указано после C++17
i = ++i + i++;     // неопределённое поведение

2) Если побочный эффект в ячейке памяти не упорядочивается по отношению к вычислению значения с использованием значения любого объекта в той же ячейке памяти, поведение не определено.

cout << i << i++; // неопределённое поведение до C++17
a[i] = i++;       // неопределённое поведение до C++17
n = ++i + i;      // неопределённое поведение

[править] Правила точки следования (до C++11)

[править] Определения до C++11

Вычисление выражения может вызвать побочные эффекты, такие как: доступ к объекту, обозначенному как volatile lvalue, изменение объекта, вызов библиотечной функции ввода/вывода или вызов функции, которая выполняет любую из этих операций.

Точка следования, это точка последовательности выполнения, в которой все побочные эффекты от предыдущих вычислений завершены, и побочные эффекты последующих вычислений не начались.

[править] Правила до C++11

1) Точка следования находится в конце каждого полного выражения (обычно точка с запятой).

2) При вызове функции (независимо от того, является ли функция встроенной и использовался ли синтаксис вызова функции) точка следования находится после вычисления всех аргументов функции (если таковые имеются), которое имеет место перед выполнением любых выражений или операторов в теле функции.

3) При возврате из функции есть точка следования после инициализации копированием результата вызова функции и до уничтожения всех временных объектов в конце выражения в операторе return (если есть).

4) Существует точка следования после копирования возвращаемого значения функции и перед выполнением любых выражений вне функции.

5) После того, как выполнение функции началось, никакие выражения из вызывающей функции не будут вычислены до тех пор, пока выполнение вызываемой функции не будет завершено (выполнение функций не может чередоваться).

6) При вычислении каждого из следующих четырёх выражений, использующих встроенные (не перегруженные) операторы, точка следования находится после вычисления выражения a.

a && b
a || b
a ? b : c
a , b

[править] Неопределённое поведение до C++11

1) Между предыдущей и следующей точкой последовательности значение любого объекта в ячейке памяти должно быть изменено не более одного раза путем вычисления выражения, иначе поведение не определено.

i = ++i + i++;     // неопределённое поведение
i = i++ + 1;       // неопределённое поведение
i = ++i + 1;       // неопределённое поведение
++ ++i;            // неопределённое поведение
f(++i, ++i);       // неопределённое поведение
f(i = -1, i = -1); // неопределённое поведение

2) Между предыдущей и следующей точкой последовательности для любого объекта в ячейке памяти его предыдущее значение, измененное вычислением выражения, должно быть доступно только для определения сохраняемого значения. Если к нему обращаются любым другим способом, поведение не определено.

cout << i << i++; // неопределённое поведение
a[i] = i++;       // неопределённое поведение

[править] Отчёты о дефектах

Следующие изменения поведения были применены с обратной силой к ранее опубликованным стандартам C++:

[править] Ссылки

[править] Смотрите также

• Приоритет операторов, который определяет, как выражения выстраиваются из их представления в исходном коде.