序列点模糊，未定义的行为？

Question

今天我遇到了一些在clang（3.7-git）、g（4.9.2）和Visual Studio 2013上表现出不同行为的代码。经过一些简化，我想出了这个突出问题的片段：

#include <iostream>
using namespace std;

int len_ = -1;

char *buffer(int size_)
{
    cout << "len_: " << len_ << endl;
    return new char[size_];
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int len = 10;
    buffer(len+1)[len_ = len] = '\0';
    cout << "len_: " << len_ << endl;
}

g（4.9.2）给出了以下输出：

len_: -1
len_: 10

所以g将参数计算到缓冲区，然后缓冲区（...）本身，然后将索引参数计算到数组运算符。直观地说，这对我来说是有意义的。

clang（3.7-git）和Visual Studio 2013都提供：

len_: 10
len_: 10

我想clang和VS2013在进入缓冲区（...）之前评估了一切可能的情况。这对我来说没有那么直观的意义。

我想我的问题的要点是这是否是一个明确的未定义行为的案例。

编辑：感谢您澄清这一点，未指定的行为是我应该使用的术语。

Answer 1

嗯，不，这不是一个未定义行为的情况。这是一个未指明行为的情况。

表达式 len_ = len 是在 buffer（len 1） 之前还是之后计算的，这是未指定的。根据您描述的输出，g 首先计算 buffer（len 1），clang 首先计算 len_ = len。

两种可能性都是正确的，因为这两个子表达式的求值顺序是不确定的。两个表达式都将被求值(因此行为不符合未定义的条件)，但是标准没有指定顺序。

Answer 2

这是未指定的行为，len_=len相对于缓冲区（）主体的执行是不确定的顺序，这意味着一个将在另一个之前执行，但它没有指定哪个顺序，但有一个顺序，因此评估不能重叠，因此没有未定义的行为。这意味着gcc、clang和Visual Studio都是正确的。另一方面，未排序的评估允许重叠的评估，这可能导致未定义的行为，如下所述。

摘自C 11标准草案第1.9节[简介执行]:

[...]调用函数(包括其他函数调用)中的每个求值，如果在被调用函数体执行之前或之后没有特别排序，则相对于被调用函数的执行是不确定排序的...]

《不确定序列》在这之前有所涉及，它说:

[...]当A排在B之前或B排在A之前时，A和B的排序是不确定的，但未指明是哪一个。[注意:不确定顺序的评估不能重叠，但可以先执行其中任何一个。—结束注释]

这与未排序的评估不同：

[...]如果A不在B and B之前排序，那么A和B是不排序的。[注意:未排序评估的执行可能会重叠。—结束注释][...]

这可能导致未定义的行为（强调我的）：

除非另有说明，否则单个运算符的操作数和单个表达式的子表达式的计算是无序的。[ 注意：在程序执行期间多次计算的表达式中，不需要在不同的计算中一致地执行对其子表达式的无序和不确定排序的计算。运算符的操作数的值计算在运算符结果的值计算之前进行排序。如果标量对象上的副作用相对于同一标量对象上的另一个副作用或使用同一标量对象的值计算未排序，则该行为未定义[...]

预科 C 11

在C 11之前，子表达式的计算顺序也是未指定的，但它使用序列点而不是排序。在这种情况下，在函数入口和函数出口有一个序列点，可确保没有未定义的行为。从第1.9节：

[…]函数入口和函数出口处的序列点（如上所述）是所评估的函数调用的特征，无论调用函数的表达式的语法是什么。

确定评估顺序

根据您的观点和期望，每个编译器做出的不同选择可能看起来不直观。确定评估顺序的主题是EWG第158期的主题:N4228改进惯用C的表达式评估顺序，这正在考虑用于C 17，但根据对该主题的投票反应，似乎有争议。本文涵盖了“C编程语言”第四版中一个更复杂的案例。这表明即使是那些有丰富C语言经验的人也可能出错。