序列点

这篇文章大概会用到的术语有,序列点(sequence points),副作用(side effects)。

在C99标准文件5.1.2.3讲到了序列点问题,序列点的定义是一个程序执行中的点,这个点的特殊性在于,在这个点之前语句产生的所有副作用都将生效,而后面语句的副作用还没有发生。在这一点,所有的事都是肯定的,而在序列点间,不能肯定某一个变量的值已经稳定,所以总体说来C语言的序列点只是用来说明这一点的值是肯定的。如何理解呢?先讲一下什么是副作用。

一个表达式有一个值,而在写出这个表达式的时候可能只是想要取得这个表达式的值。但有些表达式会有副作用。而有些表达式没有副作用,有时候我们正是要利用表达式的副作用来工作。比如:

int a = 10;
int b = a; /* a这个表达式在这里没有副作用,这里只是想要取得 */
/* a这个变量的值10,而b = a这个表达式有副作用,它的 */
/* 副作用是使b的值改变成a的值。 */

这就是所谓的一个表达式的副作用。正是因为有了副作用,很多功能才得以完成。有些表达式既会产生一个值,也会产生副作用。如i++这个表达式既会产生一个值(它是i自增以前的值),也会产生副作用。

在一个序列点之间,连续两次改变,并且访问该变量,会带来问题,比如经典的:
int i = 1;
i = i++;

在一个序列点之间,改变了i的值,并且访问了i的值,它的作用是什么呢?是a[1] = 1;还是a[2] = 2呢?不确定,这种代码没有价值,并且老板肯定不会赏识你写出这么精简的代码,你会被开除的。

再比如更经典的:

int i = 1;
printf(“%d, %d, %dn”, i++, i++, i++);

i = 1;
printf(“%dn”, i++ + i++ + i++);

i = 1;
printf(“%dn”, ++i + ++i + ++i);

很多大学的C语言老师都会讲解这个问题,包括我的老师,在讲的时候笔者就没有弄明白,其实,这是一个不值得讲解的问题,这是在跟编译器较劲,不同的编译器可能会得出不同的结果(但是平常的编译器可能会得出相同的结果,让程序员私下总结错误的经验。),这种根据不同的实现而得出不同的结果的代码没什么用。i++ + i++ + i++只是一个表达式,在这个表达式的内多次访问了变量i,结果不确定。并且这又会引发另外一个有趣的问题,可能有人会认为在这条语句执行完成以后i自加了3次,那i肯定是4?这也不确定,可能很多编译器做得确实是4,但是,在C标准中有这样一条:当一个表达式的值取决于编译器实现而不是C语言标准的时候,其中所做的任何处理都会不确定。即,如果有一个编译器在i++ + i++ + i++这个表达式中只读取一次i的值,并且一直记住这个值,那么算第一个i++,因为i的值是1所以算出后i的值为2,再算第二个因为假设的是只读取一次i的值,那此时i的值还是1并且被加到2(因为没有经过序列点,所以i的值不能肯定为2),于是经过三次从1加到2的过程以后,最后i的值是2而不是期望的4,呵呵。

其实这要看编译器如何实现了,不过既然得看编译器如何实现,那这种代码也得被炒鱿鱼。

既然序列点这么重要,那现在就得讲讲一些重要的序列点了,这些重要的序列点要程序员自己平时总结。

1). 一个重要的序列点在完整表达式的结尾,所谓完整表达式就是指不是一个更大的表达式的子表达式的表达式,仔细理解。

int i = 1;
i++; /* i++是一个完整表达式 */
i++ + 1; /* i++就不是一个完整的表达式,因为它是i++ + 1这个完整表达式的一部分 */

具体的完整表达式的种类,可以查阅相关资料,C99的标准文档是一个不错的选择。

2). 逗号表达式。逗号表达式会严格的按照顺序来执行并且在被逗号分隔开的表达式之间有一个序列点,所以,前一个逗号表达式如果是i++,则后面的表达式可以肯定现在的值是原来的值加1(如果有溢出则另当别论)。如:

int i = 1;
i++, i++, i++;
printf(“%dn”, i);

现在的i肯定是4;

3). &&和||运算符。有一种短路算法来解决除法中的除0情况。如下

int a = 10;
int b = 0;

if (b && a/b) {
/* some code here */
}

其中在求b的值的时候会短路,即,a/b不会执行。因为b的值为0,这样可以放心的使用除法了。这两个运算符在使用的时候都可以当成一个序列点,如果前一个表达式的值已经可以认定这整个表达式的值为真或者为假,则后面的表达式没有必要再求值,是多余的。即如上面的a/b是多余的,不能求值,求值也会出错。它们之间的求值顺序是肯定的。

4). 条件运算符?:。在问号的地方也存在一个序列点,也没什么可讲。反正就是问号前后可以访问和改变同一个变量,并且这种访问是安全的。

最后,在一个表达式内的求值顺序没有固定顺序,还有一个表现是,如下:

funa() + funb() + func();

C语言标准没有规定这三个函数谁会先执行,如果对顺序有要求,可以用临时变量来缓解。

本文引自 东东的小窝

发布者

下弦 古月

有时候我们以为爱可以改变一切,但有些东西是无法改变的,就像那些溶入了生命的颜色。

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