C和C ++中arr[i] = i ++和i = i + 1语句的行为

Question

在C和C++语言中，arr[i] = i++;语句会导致未定义的行为。为什么i = i + 1;语句不会导致未定义的行为？

- Jayesh

---

可能是未定义行为和序列点的重复问题。 - underscore_d

询问此类问题时，您需要专注于一种语言，就像您不会询问“C＃和Java”一样，不要过多关注“C和C ++”。 - Cody Gray

Answer 1

由于最初标记为c和c ++而不是任何具体版本，下面的答案是针对该问题的通用答案。但是，请注意，对于c ++，从C ++ 17 开始，行为已更改。请参见此 Barry的答案以了解更多信息。

---

对于该语句

arr[i] = i++;

i的值在RHS（右操作数）和LHS（左操作数）中都被使用，在其中一种情况下，该值正在被修改（作为post ++ 的副作用），而在这两个操作之间没有序列点来确定应考虑哪个i的值。您还可以查看this canonical answer以了解更多信息。

另一方面，对于i = i + 1，i的值仅在RHS中使用，计算结果存储在LHS中，换句话说，没有歧义。我们可以将相同的语句写成i ++ ，其中

• 读取i的值
• 将其增加1
• 将其存回i中

按照明确定义的顺序执行。因此，没有问题。

- Sourav Ghosh

---

这是一个关于语言方面的非重复变体问题，你的回答不错。 - Bathsheba

几年前，C++放弃了“顺序点”，转而采用更加复杂的“顺序之后”描述方式，使得例如i=++i;合法化。 - 6502

i = i + 1 不等同于 i++，它的效果等同于 ++i。通过比较 j = i = i+1 和 j = ++i 以及 j = i++ 的影响来理解区别（应记住赋值运算符从右至左结合，因此 j = i = i+1 等同于 j = (i = i+1)）。 - Peter

@Bathsheba 谢谢您先生的赞美。 :) - Sourav Ghosh

我的问题是，你在第二段中的写法暗示了i=i+1和i++是等价的，但它们并不等价。这种建议对回答问题是不必要的，也会产生误导。 - Peter

Answer 2

请注意，这将在C++17中发生变化。 在C ++17中，arr [i] = i ++不会引发未定义的行为。 这是由于[expr.ass]中以下更改造成的：

在所有情况下，分配都在右操作数和左操作数的计算值之后、分配表达式的计算值之前进行排序。 右操作数先于左操作数排序。 也就是说，我们先执行i ++，然后执行arr [i]，然后执行分配。现在明确定义的顺序是：

auto src = i++;
auto& dst = arr[i];
dst = src;

- Barry

---

尽管现在这个代码可以工作，但它仍然是一个非常脆弱的表达式。幸运的是，如果你使用GCC编译器，你可以通过使用“-fno-strong-eval-order”选项来保持这个糟糕的表达式未定义。 - KevinZ

@KevinZ 为什么说“幸运”？在这种情况下有额外未定义行为有什么好处吗？ - Ruslan

是的，编写这样的表达式很糟糕，纯粹是因为它看起来模糊且虚伪聪明 - 但更糟糕的是，在代码中留下定时炸弹并强制编译器避免遵守新标准。通过推理来鼓励编写良好的代码，而不是受 UB 的限制。如果 UB 在太晚之前被检测到，希望能如此。实际上，坦率地说，建议人们依赖某些东西是 UB，而且可以观察到，这是极其愚蠢的。需要向编写此代码的人解释其原因；他们很可能不会运行 UBsan 或任何其他工具。 - underscore_d

@KevinZ 除非还存在未提及的别名问题，否则 arr[i] = i++ 怎么会是双重存储呢？ - Daniel H

@Barry先生，我没有复制内容，而是在我的回答中提到了您的答案链接，并给予了应有的信用（我相信如有需要请告知）。希望这样做对您没有问题。谢谢！ - Sourav Ghosh

Answer 3

对于C99，我们有:

“6.5表达式” 在前一个和下一个序列点之间，一个对象在表达式的评估中最多只能被修改一次。此外，应该只读取先前的值以确定要存储的值。

在“arr [i] = i ++”中，i的值只被修改了一次。但是“arr [i]”也从i中读取，而这个值不用于确定i的新值。这就是为什么它具有未定义的行为。

另一方面，在“i = i + 1”中，我们读取i以计算“i + 1”，这被用作i的新值。因此，这个表达式没问题。

- melpomene

Answer 4

arr[i] = i++;

这意味着:

• 在赋值之前会先计算右侧表达式
• 在赋值之前会先计算下标操作符

但是对于右侧表达式的计算顺序和下标操作符的计算顺序存在歧义，编译器可以将其视为：

auto & val{arr[i]};
i++;
auto const rval{i};
val = rval;

或作为

i++;
auto & val{arr[i]};
auto const rval{i};
val = rval;

或者（与上面相同的结果）

i++;
auto const rval{i};
auto & val{arr[i]};
val = rval;

可能会产生不可预测的结果，而

i = i + 1;

没有任何歧义，右手表达式在赋值之前被求值：

auto const rval{i + 1};
auto & val{i};
val = rval;

或（与上述结果相同）

auto & val{i};
auto const rval{i + 1};
val = rval;

- user7860670

---

或者：undefined();。 - Deduplicator

Answer 5

在你的例子中，如果 a [i] = i++，例如 i = 3，你认为 a [i] 是先被计算还是 i++？在一个情况下，值 3 将存储在 a [3] 中，在另一个情况下，它将存储在 a [4] 中。很明显，我们在这里遇到了问题。除非他们找到了一个保证会发生什么的方法，否则没有理智的人敢写出这样的代码。（Java 给出了这个保证）。

那么 i = i + 1 有什么问题呢？语言必须首先读取 i 来计算 i+1，然后存储该结果。这里没有任何可能出错的地方。a [i] = i+1 也是一样的道理。与 i++ 不同，计算 i+1 不会改变 i 的值。因此，如果 i = 3，则必须将数字 4 存储在 a [3] 中。

各种语言都有不同的规则来解决 a [i] = i++ 的问题。Java 定义了发生的情况：表达式从左到右进行评估，包括它们的副作用。C 将其定义为未定义行为。C++ 并没有使其成为未定义行为，而只是未指定。它说要么先评估 a[i]，然后再评估 i++，要么反过来，但它没有说哪一个先。因此，与 C 不同，C++ 定义了只有两种情况中的一种会发生。显然，在您的代码中，这还是太多了。

- gnasher729