Qual é a resposta correta para cout << a ++ << a ;?

Recentemente, em uma entrevista, houve o seguinte tipo de questão objetiva.

int a = 0;
cout << a++ << a;

Respostas:

uma. 10
b. 01
c. comportamento indefinido

Respondi a opção b, ou seja, a saída seria "01".

Mas, para minha surpresa, mais tarde, um entrevistador me disse que a resposta correta é a opção c: indefinida.

Agora, eu conheço o conceito de pontos de sequência em C ++. O comportamento é indefinido para a seguinte declaração:

int i = 0;
i += i++ + i++;

mas de acordo com meu entendimento para a declaração cout << a++ << a, o ostream.operator<<()seria chamado duas vezes, primeiro com ostream.operator<<(a++)e depois ostream.operator<<(a).

Eu também verifiquei o resultado no compilador VS2010 e sua saída também é '01'.

Você pode pensar em:

cout << a++ << a;

Como:

std::operator<<(std::operator<<(std::cout, a++), a);

C ++ garante que todos os efeitos colaterais de avaliações anteriores foram executados em pontos de sequência . Não há pontos de sequência entre a avaliação dos argumentos da função, o que significa que o argumento apode ser avaliado antes std::operator<<(std::cout, a++)ou depois do argumento . Portanto, o resultado do acima é indefinido.

Atualização C ++ 17

No C ++ 17, as regras foram atualizadas. Em particular:

Em uma expressão do operador shift E1<<E2e E1>>E2, cada cálculo de valor e efeito colateral de E1é sequenciado antes de cada cálculo de valor e efeito colateral de E2.

O que significa que requer o código para produzir o resultado b, que produz 01.

Consulte P0145R3 Refining Expression Evaluation Order para Idiomatic C ++ para obter mais detalhes.

Tecnicamente, no geral, esse é o comportamento indefinido .

Mas, existem dois aspectos importantes para a resposta.

A declaração do código:

std::cout << a++ << a;

é avaliado como:

std::operator<<(std::operator<<(std::cout, a++), a);

O padrão não define a ordem de avaliação dos argumentos para uma função.
Ou então:

• std::operator<<(std::cout, a++) é avaliado primeiro ou
• aé avaliado primeiro ou
• pode ser qualquer ordem definida pela implementação.

Este pedido não é especificado ^{[Ref 1] de} acordo com o padrão.

^{[Ref 1]} C ++ 03 5.2.2 Chamada de função
Para 8

A ordem de avaliação dos argumentos não é especificada . Todos os efeitos colaterais das avaliações de expressão de argumento têm efeito antes que a função seja inserida. A ordem de avaliação da expressão pós-fixada e da lista de expressões de argumento não é especificada.

Além disso, não há ponto de sequência entre a avaliação de argumentos para uma função, mas um ponto de sequência existe apenas após a avaliação de todos os argumentos ^{[Ref 2]} .

^{[Ref 2]} C ++ 03 1.9 Execução do programa [introdução.execução]:
Parágrafo 17:

Ao chamar uma função (seja a função embutida ou não), há um ponto de sequência após a avaliação de todos os argumentos da função (se houver) que ocorre antes da execução de quaisquer expressões ou instruções no corpo da função.

Observe que, aqui o valor de cestá sendo acessado mais de uma vez sem um ponto de sequência interveniente, em relação a isso o padrão diz:

^{[Ref 3]} C ++ 03 5 Expressões [expr]:
Para 4:

....
Entre o ponto de sequência anterior e seguinte, um objeto escalar deve ter seu valor armazenado modificado no máximo uma vez pela avaliação de uma expressão. Além disso, o valor anterior deve ser acessado apenas para determinar o valor a ser armazenado . Os requisitos deste parágrafo devem ser atendidos para cada ordenação permitida das subexpressões de uma expressão completa; caso contrário, o comportamento é indefinido .

O código se modifica cmais de uma vez sem ponto de sequência intermediário e não está sendo acessado para determinar o valor do objeto armazenado. Esta é uma violação clara da cláusula acima e, portanto, o resultado conforme exigido pela norma é Comportamento indefinido ^{[Ref 3]} .

Os pontos de sequência definem apenas uma ordem parcial . No seu caso, você tem (assim que a resolução da sobrecarga for concluída):

std::cout.operator<<( a++ ).operator<<( a );

Há um ponto de sequência entre a++e a primeira chamada para std::ostream::operator<<e há um ponto de sequência entre a segunda ae a segunda chamada para std::ostream::operator<<, mas não há ponto de sequência entre a++e a; as únicas restrições de ordenação são que a++sejam totalmente avaliadas (incluindo efeitos colaterais) antes da primeira chamada para operator<<e que a segunda aseja totalmente avaliada antes da segunda chamada para operator<<. (Existem também restrições de ordem causual: a segunda chamada para operator<<não pode preceder a primeira, uma vez que requer os resultados do primeiro como um argumento.) §5 / 4 (C ++ 03) afirma:

Exceto onde indicado, a ordem de avaliação dos operandos de operadores individuais e subexpressões de expressões individuais, e a ordem em que os efeitos colaterais ocorrem, não é especificada. Entre o ponto de sequência anterior e o próximo, um objeto escalar deve obrigatoriamente ter seu valor armazenado modificado no máximo uma vez pela avaliação de uma expressão. Além disso, o valor anterior deve ser acessado apenas para determinar o valor a ser armazenado. Os requisitos deste parágrafo devem ser atendidos para cada ordenação permitida das subexpressões de uma expressão completa; caso contrário, o comportamento é indefinido.

Uma das ordenações permitidos de sua expressão é a++, aprimeiro chamada para operator<<, segunda chamada para operator<<; isso modifica o valor armazenado de a( a++) e acessa-o de outra forma que não para determinar o novo valor (o segundo a), o comportamento é indefinido.

A resposta correta é questionar a pergunta. A afirmação é inaceitável porque o leitor não consegue ver uma resposta clara. Outra maneira de ver isso é que introduzimos os efeitos colaterais (c ++) que tornam a declaração muito mais difícil de interpretar. O código conciso é ótimo, desde que seu significado seja claro.