程序设计语言的顺序点问题(参数求值顺序等问题)
程序语言通常都规定了执行中变量修改的最晚实现时刻(称为顺序点、序点或执行点)。程序执行中存在一系列顺序点(时刻),语言保证一旦执行到达一个顺序点,在此之前发生的所有修改(副作用)都必须实现(必须反应到随后对同一存储位置的访问中),在此之后的所有修改都还没有发生。在顺序点之间则没有任何保证。对C/C++ 语言这类允许表达式有副作用的语言,顺序点的概念特别重要。
C/C++语言定义(语言的参考手册)明确定义了顺序点的概念。 Sequence Points : At certain specified points in the execution sequence called sequence points, all side effects of previous evaluations shall be complete and no side effects of subsequent evaluations shall have taken place.
顺序点位于:
1. 每个完整表达式结束时。完整表达式可以是变量初始化表达式,表达式语句,return语句的表达式,以及条件、循环和switch语句的控制表达式(for头部有三个控制表达式);
2. 运算符 &&、||、?: 和逗号运算符的第一个运算对象计算之后;
3. 函数调用中对所有实际参数和函数名表达式(需要调用的函数也可能通过表达式描述)的求值完成之后(进入函数体之前)。
假设时刻ti和ti+1是前后相继的两个顺序点,到了ti+1,任何C/C++ 系统(VC、BC等都是C/C++系统)都必须实现ti之后发生的所有副作用。当然它们也可以不等到时刻ti+1,完全可以选择在时段 [t, ti+1] 之间的任何时刻实现在此期间出现的副作用,因为C/C++ 语言允许这些选择。看下面例子:
(a + b) * (c + d)
fun(a++,
b, a+5)
这里“*”的两个运算对象中哪个先算?fun及其三个参数按什么顺序计算?对第一个表达式,采用任何计算顺序都没关系,因为其中的子表达式都是引用透明的。第二个例子里的实参表达式出现了副作用,计算顺序就非常重要了。少数语言明确规定了运算对象的计算顺序(Java规定从左到右),C/C++ 则有意不予规定,既没有规定大多数二元运算的两个对象的计算顺序(除了&&、|| 和 , 关于以上三个运算符的运算顺序见我的BLOG:http://www.cnblogs.com/lxw0109/archive/2012/03/18/operatorsorder.html),也没有规定函数参数和被调函数的计算顺序。在计算第二个表达式时,首先按照某种顺序算fun、a++、b和a+5,之后是顺序点,而后进入函数执行。
不少书籍在这些问题上有错(包括一些很流行的书)。例如说C/C++ 先算左边(或右边),或者说某个C/C++ 系统先计算某一边。这些说法都是错误的!一个C/C++ 系统可以永远先算左边或永远先算右边,也可以有时先算左边有时先算右边,或在同一表达式里有时先算左边有时先算右边。不同系统可能采用不同的顺序(因为都符合语言标准);同一系统的不同版本完全可以采用不同方式;同一版本在不同优化方式下,在不同位置都可能采用不同顺序。因为这些做法都符合语言规范。在这里还要注意顺序点的问题:即使某一边的表达式先算了,其副作用也可能没有反映到内存,因此对另一边的计算没有影响。