在VC++和gcc中，std::exchange的工作方式不同

Question

在VC++和gcc中，std::exchange的工作方式不同

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以下代码：

#include <utility>

int main()
{
  auto pos = 0;
  auto rel = pos - std::exchange(pos, pos + 1);

  return rel; // g++: 0, VC++: 1
}

如果您在VC++编译器上尝试使用rextester的代码，则结果为1；如果在godbolt上使用gcc，则结果为0（显然，在rextester中不使用gcc返回结果）。

问题：为什么结果会不同？

第二个问题：是否有工具可以检查这种错误？有任何clang警告吗？

我猜VC++中的std::exchange在评估其他操作数之前被调用，而在gcc中并非如此。如果交换操作数pos和std::exchange，则在VC++和gcc中都将得到-1（或255）的结果。

这可能与副作用相关，并且明确具有副作用的std::exchange函数被调用。

幸运的是，我通过单元测试捕获了从VC++转换到gcc后的错误，起初有些慌乱，但最终将其简化为此简单的（不起作用的）示例。

- michael_s

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听起来像是未定义行为。没有要求它们必须从左到右进行评估。 - tadman

@tadman，你的评论有什么帮助吗？ - michael_s

2个回答

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"未定义行为"是一项非常重要的原则，需要深入理解。如果你还没有学习过它，那么现在就有机会了。如果行为没有被明确定义，那么它就是未定义的，这意味着奇怪的事情可能会发生。

对于给定的表达式a - f(a)，编译器执行的顺序完全没有规定。定义的行为仅指表示结果独立地评估a和f(a)。

如果您希望程序产生一致、正确的结果，则避免未定义行为是其中之一的挑战。如何做到这一点呢？编译器不会告诉您何时发生未定义行为，它会在默默地发生，并且在您使用代码的所有条件下甚至可能“工作”。

如果您希望它真正正确，您需要知道许多像这样的规则，其中行为是未定义的，您只需要尊重它。这确实是无法避免的。就像处理迭代器失效、使用后释放以及使用未初始化变量时一样，您有很大的责任正确编写代码。这就是为什么C++编码可以异常具有挑战性的原因。

总之，其他语言对于类似a - f(a)这样的表达式执行顺序作出了明确的保证，而C++没有。

- tadman

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可以查看英文原文，
原文链接

- dfrib · Accepted Answer

二元运算符-没有关联到一个序列点，意味着在表达式A-B中不指定表达式A和B的执行顺序。

考虑两个函数f()和g()。在C和C++中，运算符+没有与序列点相关联，因此在表达式f()+g()中，可能会先执行f()或者g()。在C和C++中，对这样的表达式求值会产生未定义行为。

因此，你的程序有未定义的行为，任何跨编译器行为的分析都是徒劳的。

在标准规范中，这被称为[intro.execution]/17 [强调是我的]。

Except where noted, evaluations of operands of individual operators and of subexpressions of individual expressions are unsequenced. [ Note: In an expression that is evaluated more than once during the execution of a program, unsequenced and indeterminately sequenced evaluations of its subexpressions need not be performed consistently in different evaluations. — end note ] The value computations of the operands of an operator are sequenced before the value computation of the result of the operator. If a side effect on a memory location is unsequenced relative to either another side effect on the same memory location or a value computation using the value of any object in the same memory location, and they are not potentially concurrent, the behavior is undefined. [ Note: The next section imposes similar, but more complex restrictions on potentially concurrent computations. — end note ]

[ Example:
void g(int i) {
  i = 7, i++, i++;  // i becomes 9

  i = i++ + 1;      // the value of i is incremented
  i = i++ + i;      // the behavior is undefined
  i = i + 1;        // the value of i is incremented
}
— end example ]