Точка последовательности

В C и C++ точка последовательности определяет любую точку компьютерной программы , выполнения в которой гарантируется, что все побочные эффекты предыдущих вычислений будут выполнены, и никакие побочные эффекты последующих вычислений еще не были выполнены. Они являются основной концепцией для определения достоверности и, если допустимы, возможных результатов выражений. Добавление дополнительных точек последовательности иногда необходимо, чтобы определить выражение и обеспечить единый допустимый порядок вычислений.

В C11 и C++11 использование термина «точка последовательности» было заменено на «упорядочение». Есть три возможности:

1. Вычисление выражения может быть упорядочено перед вычислением другого выражения или, что эквивалентно, вычисление другого выражения может быть расположено после вычисления первого.
2. Вычисление выражений имеет неопределенную последовательность, то есть одно упорядочивается перед другим, но какое именно значение не указано.
3. Вычисление выражений не является последовательным.

Выполнение неупорядоченных оценок может перекрываться, что приводит к потенциально катастрофическому неопределенному поведению, если они имеют общее состояние . Такая ситуация может возникнуть при параллельных вычислениях , вызывая условия гонки , но неопределенное поведение также может привести к однопоточным ситуациям. Например, a[i] = i++; (где a представляет собой массив и i является целым числом) имеет неопределенное поведение.

Примеры двусмысленности

Рассмотрим две функции f() и g(). В C и C++ + оператор не связан с точкой последовательности, поэтому в выражении f()+g() возможно, что либо f() или g() будет выполнен первым. Оператор запятая вводит точку последовательности, и поэтому в коде f(),g() определен порядок оценки: сначала f() называется, а затем g() называется.

Точки последовательности также вступают в игру, когда одна и та же переменная изменяется более одного раза в одном выражении. Часто цитируемым примером является C выражение i=i++, что, по-видимому, оба присваивает i его предыдущее значение и приращения i. Окончательное значение i неоднозначно, поскольку в зависимости от порядка вычисления выражения приращение может происходить до, после или чередоваться с присваиванием. Определение конкретного языка может указывать одно из возможных вариантов поведения или просто говорить, что поведение не определено . В C и C++ вычисление такого выражения приводит к неопределенному поведению. Другие языки, такие как C# , определяют приоритет оператора присваивания и увеличения таким образом, что результат выражения i=i++ гарантировано.

Поведение

До C++03

В С и С++, Точки последовательности встречаются в следующих местах. (В C++ перегруженные операторы действуют как функции, и поэтому перегруженные операторы вводят точки последовательности так же, как вызовы функций.)

1. Между вычислением левого и правого операндов && ( логическое И ), || ( логическое ИЛИ ) (как часть сокращенной оценки ) и операторы-запятые . Например, в выражении *p++ != 0 && *q++ != 0, все побочные эффекты подвыражения *p++ != 0 завершаются до любой попытки доступа q.
2. Между оценкой первого операнда тернарного условного оператора и его второго или третьего операнда. Например, в выражении a = (*p++) ? (*p++) : 0 после первого есть точка последовательности *p++, что означает, что оно уже было увеличено к моменту выполнения второго экземпляра.
3. В конце полного выражения. В эту категорию входят операторы выражения (например, оператор присваивания a=b;), операторы возврата , управляющие выражения if, switch, while, или do- while утверждения, и каждое из трех выражений в for заявление.
4. Прежде чем функция будет введена в вызов функции. Порядок, в котором оцениваются аргументы, не указан, но эта точка последовательности означает, что все их побочные эффекты завершаются до входа в функцию. В выражении f(i++) + g(j++) + h(k++), f вызывается с параметром исходного значения i, но i увеличивается перед входом в тело f. Сходным образом, j и k обновляются перед вводом g и h соответственно. Однако не уточняется, в каком порядке f(), g(), h() выполняются и в каком порядке i, j, k увеличиваются. Если тело f обращается к переменным j и k, он может обнаружить, что были увеличены оба значения, ни одно из них, или только одно из них. (вызов функции f(a,b,c) не используется оператор запятая; порядок оценки a, b, и c не указано.)
5. При возврате функции, после того как возвращаемое значение копируется в вызывающий контекст. (Эта точка последовательности указана только в стандарте C++; в C она присутствует только неявно. )
6. В конце инициализатора ; например, после оценки 5 в декларации int a = 5;.
7. Между каждым декларатором в каждой последовательности деклараторов; например, между двумя оценками a++ в int x = a++, y = a++. (Это не пример оператора запятой.)
8. После каждого преобразования связан спецификатор формата ввода/вывода. Например, в выражении printf("foo %n %d", &a, 42), после %n оценивается и перед печатью 42.

C11 и C++11

Частично из-за введения языковой поддержки потоков в C11 и C++11 введена новая терминология для порядка вычислений. Одна операция может быть «последовательной» перед другой, либо обе операции могут быть «неопределенно» упорядоченными (одна должна завершиться раньше другой) или «неупорядоченными» (операции в каждом выражении могут чередоваться).

С++17

В C++17 ограничены некоторые аспекты порядка вычислений. new выражение всегда будет выполнять выделение памяти перед оценкой аргументов конструктора. Операторы <<, >>, ., .*, ->*, а индекс и оператор вызова функции гарантированно будут оцениваться слева направо (независимо от того, перегружены они или нет). Например, код

std::cout << a() << b() << c();   // parsed as (((std::cout << a()) << b()) << c());

недавно гарантированно позвонит a, b и c в таком порядке. Правая часть любого оператора присваивания вычисляется раньше левой, так что b() *= a(); гарантированно оценит a первый. Наконец, хотя порядок вычисления параметров функции остается определяемым реализацией, компилятору больше не разрешено чередовать подвыражения для нескольких параметров.

См. также

• Очередь предварительной выборки

Внешние ссылки

• Вопрос 3.8 FAQ по comp.lang.c