Nieokreślone zachowanie i punkty sekwencji

Jest to kontynuacja mojej poprzedniej odpowiedzi i zawiera materiały związane z C++11..

Pre-requisites : elementarna wiedza o relacjach (Matematyka).

Czy to prawda, że w C++11 nie ma punktów sekwencji?

Tak!To prawda.

Punkty sekwencji zostały zastąpione przez uporządkowane przed i uporządkowane po (oraz Niezekwencjonowane oraz nieokreślona Sekwencja) relacje W C++11.

Czym dokładnie jest to 'uporządkowane wcześniej'?

Sequenced Before^(§1.9/13) jest relacją, która jest:

• asymetryczne
• Transitive

Pomiędzy ocenami wykonywanymi przez pojedynczy wątek i indukuje ścisłe częściowe zamówienie¹

Formalnie oznacza to, że biorąc pod uwagę dowolne dwie oceny ^{(patrz niżej)}A i B, Jeżeli A jest uporządkowane przed B, następnie wykonanie A poprzedzają wykonanie B. Jeśli A nie jest zsekwencjonowane przed B i B nie jest zsekwencjonowane przed A, to A i B są niezekwencjonowane ².

Oceny A i B są nieokreślonymi sekwencjami , gdy albo {[2] } jest sekwencjonowane przed B lub B jest sekwencjonowane przed A, ale nie jest określone, które³.

_{[Przypisy]
1: ścisłym porządkiem częściowym jest relacja binarna "<" nad zbiorem P, który jest asymmetric, oraz transitive, czyli dla wszystkich a, b, i c W P mamy to:
........i). if a asymmetry);
........ii). if a transitivity).
2: wykonanie niezrównoważonych ocen może nakładać się.
3: indeterminately sequenced evaluations cannot overlap , but either could be executed first.}

Jakie jest Znaczenie słowa 'ocena' w kontekście C++11?

• Obliczenia wartości (w tym określenie tożsamości obiektu dla glvalue evaluation i pobranie wartości wcześniej przypisanej do obiektu dla prvalue evaluation ) i

• Rozpoczęcie działań niepożądanych .

Teraz (§1.9 / 14) mówi:

Każde obliczenie wartości i efekt uboczny związane z pełnym wyrażeniem jest uporządkowane przed każde obliczenie wartości i efekt uboczny związane z następne pełne wyrażenie do oceny .

• Trywialny przykład:

  int x; x = 10; ++x;

  Obliczanie wartości i efekt uboczny związany z ++x jest sekwencjonowane po obliczeniu wartości i efekt uboczny x = 10;

Więc musi być jakiś związek między nieokreślonym zachowaniem a wyżej wymienionymi rzeczami, prawda?

Tak!Racja.

W (§1.9/15) wspomniano, że

Poza zaznaczeniem, oceny operandów poszczególnych operatorów i podwyrażeń poszczególnych wyrażeń są niezekwencjonowane⁴.

Na przykład:

int main()
{
     int num = 19 ;
     num = (num << 3) + (num >> 3);
} 

1. ocena operandów + operatora nie jest równoważna względem siebie.
2. ocena operandów << i >> operatorów nie jest równoważna względem siebie.

_{4: w wyrażeniu, które jest oceniane więcej niż raz podczas egzekucji z programu, unsequenced i indeterminately sequenced oceny jego podwyrażeń nie muszą być wykonywane konsekwentnie w różnych ocenach.}

(§1.9/15) Obliczanie wartości operandów operatory są sekwencjonowane przed obliczeniem wartości wyniku operatora.

Oznacza to, że w x + y obliczanie wartości x i {[40] } są sekwencjonowane przed obliczeniem wartości z dnia (x + y).

Ważniejsze

(§1.9/15) jeśli efekt uboczny na obiekcie skalarnym nie jest równoważny względem

(A) inny efekt uboczny na tym samym obiekcie skalarnym

Lub

(B) obliczanie wartości przy użyciu wartości tego samego obiektu skalarnego.

Zachowanie jest nieokreślone.

Przykłady:

int i = 5, v[10] = { };
void  f(int,  int);

1. i = i++ * ++i; // Undefined Behaviour
2. i = ++i + i++; // Undefined Behaviour
3. i = ++i + ++i; // Undefined Behaviour
4. i = v[i++]; // Undefined Behaviour
5. i = v[++i]: // Well-defined Behavior
6. i = i++ + 1; // Undefined Behaviour
7. i = ++i + 1; // Well-defined Behaviour
8. ++++i; // Well-defined Behaviour
9. f(i = -1, i = -1); // Undefined Behaviour (see below)

Podczas wywoływania funkcji (niezależnie od tego, czy funkcja jest inline, czy nie), każde obliczenie wartości i efekt uboczny związane z dowolnym wyrażeniem argumentu lub z wyrażeniem postfix oznaczającym wywołaną funkcję, jest sekwencjonowane przed wykonaniem każdego wyrażenia lub instrukcji w ciele wywołanej funkcji. [Uwaga: obliczenia wartości i efekty uboczne związane z różnymi wyrażeniami argumentów są niezekwencjonowane . - Uwaga końcowa ]

Wyrażenia (5), (7) i (8) nie wywołaj niezdefiniowanego zachowania. Sprawdź poniższe odpowiedzi, aby uzyskać bardziej szczegółowe wyjaśnienie.

• wiele operacji preincrement na zmiennej w C++0x
• Wartość Niezrównoważona Obliczenia

Uwaga Końcowa :

Jeśli znajdziesz jakąś wadę w poście, zostaw komentarz. Power-użytkownicy (z rep >20000) nie wahaj się edytować posta za poprawianie literówek i innych błędów.

C++17 (N4659) zawiera propozycję dopracowania zlecenia oceny wyrażeń dla Idiomatic C++ która określa bardziej rygorystyczny porządek oceny wyrażeń.

W szczególnościnastępujące zdanie

8.18 operatory przypisania i przypisania złożonego:
....

We wszystkich przypadkach przypisanie jest sekwencjonowane po wartości obliczenie prawych i lewych operandów, a przed obliczeniem wartości wyrażenie przydziału. prawy operand jest sekwencjonowany przed lewym operandem.

Wraz z następującym wyjaśnieniem

Wyrażenie X {[15] } mówi się, że jest sekwencjonowane przed wyrażeniem Y jeśli każdy obliczanie wartości i każdy efekt uboczny związany z wyrażeniem X {[15] } jest sekwencjonowane przed każdą wartością obliczenie i każdy efekt uboczny związany z wyrażeniem Y .

Spraw, aby kilka przypadków wcześniej niezdefiniowanego zachowania było poprawnych, w tym ten, o którym mowa:

a[++i] = i;

Jednak kilka innych podobnych przypadków nadal prowadzi do nieokreślonego zachowania.

W N4140:

i = i++ + 1; // the behavior is undefined

Ale w N4659

i = i++ + 1; // the value of i is incremented
i = i++ + i; // the behavior is undefined

Oczywiście używanie kompilatora zgodnego z C++17 nie musi oznaczać, że należy zacząć pisać takie wyrażenia.

Zgaduję, że istnieje fundamentalny powód zmiany, nie jest to tylko kosmetyczne, aby stara interpretacja była jaśniejsza: ten powód jest współbieżny. Nieokreślona kolejność opracowania jest jedynie wyborem jednego z kilku możliwych seryjnych zleceń, różni się to zupełnie od zleceń przed i po, ponieważ jeśli nie ma określonego zlecenia, możliwa jest jednoczesna ocena: nie tak jest ze starymi zasadami. Na przykład w:

f (a,b)

Poprzednio albo a potem b, albo, b potem a. teraz, a i b mogą być oceniane za pomocą instrukcji przeplatanych lub nawet na różnych rdzeniach.

W C99(ISO/IEC 9899:TC3), który wydaje się nieobecny w tej dyskusji do tej pory, są następujące steteenty dotyczące kolejności oceny.

[...] kolejność oceny podwyrażeń oraz kolejność, w jakiej działania niepożądane mają miejsce są zarówno nieokreślone. (Sekcja 6.5 str. 67)

Kolejność oceny operandów jest nieokreślona. Jeśli próba jest dokonywana w celu modyfikacji wyniku operatora przyporządkowania lub uzyskania do niego dostępu po kolejnym punkcie sekwencji zachowanie [sic] jest undefined.(Sekcja 6.5.16 s. 91)