这个未定义行为的原理是什么？

Question

警告[...]: 未定义行为：在此语句中，volatile访问的顺序是未定义的 x.cpp xxx

为什么这行代码是未定义行为？

  case 2:
    Vdda = 3.3 * (*VREFINT_CAL) / ADC_DR->DATA;

声明/初始化的位置：

volatile short const *VREFINT_CAL = (short *) 0x1FFFF7BA;

并且

volatile STRUCT_ADC_DR *ADC_DR = (STRUCT_ADC_DR*) 0x40012440;

定义者：

typedef struct
{
  unsigned DATA         : 16;
  unsigned              : 16;
} STRUCT_ADC_DR;

是否因为编译器不确定volatile元素在访问顺序上的行为可能会有所不同？（这是什么情况）

但是，应该确保按照从左到右的顺序执行计算，因为运算符具有相同的优先级，是吗？

- dhein

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我认为这句话应该重新表述为“标准为什么明确将其标记为未定义行为/背后的原理是什么...”，否则你只会从很多人那里得到“标准就是这样说”的回答。 - OMGtechy

操作数的计算顺序未指定。 - molbdnilo

@deviantfan：至少在C语言中我这么做，而且我敢打赌C++也是从C语言继承过来的。为什么会有硬编码地址呢？因为它是一个嵌入式系统。 - dhein

http://supp.iar.com/Support/?Note=99411 - Cheers and hth. - Alf

编译器在发出警告时是正确的，尽管文本并不完全正确：操作数的评估顺序（在这种情况下）是未指定的而不是未定义的。 - edmz

Answer 1

volatile表示对编译器来说，你正在读取的不是普通的内存地址，例如I/O端口。如果有两个这样的读取，你很可能希望它们按特定顺序发生。

在C和C++中，操作数的求值顺序没有定义。如果可以帮助你，将除法视为函数调用：

Vdda = 3.3 * divide(*VREFINT_CAL, ADC_DR->DATA);

现在的关键是，对于volatile，如果顺序很重要，您可能不希望将此决策留给编译器。因此，它会发出警告。

为了消除警告，只需通过向代码引入附加的序列点来明确顺序即可。例如：

short const x = *VREFINT_CAL;
unsigned const y = ADC_DR->DATA;
Vdda = 3.3 * x / y;

- ComicSansMS

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你说得很对。如果在VREFINT_CAL之前访问DATA，会导致数值被重置，这可能会带来大麻烦。 - dhein

@Zaibis 很高兴听到警告实际上帮助您在这种情况下捕获了一个错误。 - ComicSansMS

@Zaibis确实，Alf报告的链接告诉你的确是这样的，当回答“这是个问题吗？”时：这取决于你的数据以及你的应用程序如何处理它。编译器说它可能会引起问题，因为它的工作远非仅限于此。 - edmz

@black 我自己设置了一个0的警告容忍度，所以至少对我的良心来说这是个问题。但在这种情况下，它更是如此。因此感谢您的帮助，也感谢Alf提供的资源。 - dhein

Answer 2

为了理解这个问题，你需要知道“求值顺序”和“优先级”的区别。

拿你的表达式举例：

Vdda = 3.3 * (*VREFINT_CAL) / ADC_DR->DATA;

优先级（以及括号）决定了抽象语法树（AST）的构建方式。最终结果将类似于以下内容：

=
  Vdda
  *
    3.3
    /
      *
        VREFINT_CAL
      ->
        ADC_DR
        DATA

评估顺序由序列点的存在决定。而您的代码只有一个序列点，在表达式末尾（;）。

因此，任何子表达式的评估顺序都是未指定的。也就是说，编译器可以按照任意顺序进行任何中间计算和内存访问。有些人喜欢认为子表达式从左到右进行评估，但这不是语言的工作方式。

通常情况下，这不会产生任何影响，但您的两个子表达式都是volatile（*VREFINT_CAL和ADC_DR->DATA），因此顺序很重要。也许这对您来说无关紧要，但它肯定对编译器很重要。

为解决问题，请使用一些临时变量，仅添加一个中间序列点：

short a = *VREFINT_CAL;
unsigned b = ADC_DR->DATA;
Vdda = 3.3 * a / b;

- rodrigo

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@Zaibis：是的，但你仍然需要一个本地变量：short a; a = *VREFINT_CAL, b = ADC_DR->DATA, Vdda = 3.3 * a / ...;。如果你尝试这样做：Vdda = 3.3 * (0，*VREFINT_CAL) / ...; 这是行不通的。 - rodrigo