是 std::cin >> i >> ++i;未定义的行为

Question

我试图了解 C++ 中表达式的求值顺序。我有以下例子：

int i = 0;
std::cin >> i >> i; //IS THIS UB? 

我的第一个问题是上面显示的 sn-p 会产生 UB 吗？

接下来，

int i = 0;
std::cin >> i >> ++i; //IS THIS UB?

我的第二个问题是，这个 sn-p 会产生 UB 吗？

Answer 1

std::cin >> i >> i; 是并且一直是明确定义的。

std::cin >> i >> ++i; 现在定义良好，但在 C++17 之前是 UB。

这种 UB 是 caused either by 对同一标量的未排序写入，或相对于同一标量的读取未排序的写入。

在std::cin >> i >> i; 中，即使i 被修改了两次（在重载的>> 内），第一次修改在第二次修改之前排序。必须首先计算第一个 >> 的返回值，作为参数传递给第二个 >>，因此必须按此顺序调用它们。 See rule (3) here.

另一方面，在 std::cin >> i >> ++i; 中，C++17 之前的第一个 >> 对 i 的修改相对于 ++i 是无序的，从而导致 UB。但在 C++17 及更高版本中，>> 和 << 总是在 rhs 之前评估 lhs，导致第一个 >> 在 ++i、see rule (19) here 之前排序。

Answer 2

案例一

在这种情况下，std::cin >> i >> i; 可以写成（或等价于）：

std::cin.operator>>(i).operator>>(i);

这里有两件重要的事情需要考虑

1. std::cin::operator>> 通过引用返回 cin 对象
2. 对std::cin>>operator>> 的每次调用都保证按照从左到右的顺序进行。

所以在这种情况下没有未定义的行为。

案例二

在这种情况下，std::cin >> i >> ++i; 可以写成（或等价于）：

std::cin.operator>>(i).operator>>(++i);

现在，来自Section 1.9, Point 16：

当调用一个函数时（无论该函数是否是内联的），在函数体中的任何表达式或语句执行之前，在所有函数参数（如果有的话）的求值之后都会有一个序列点。在复制返回值之后和函数外的任何表达式执行之前，还有一个序列点。

但请注意，上述引用声明仅保证：

1. i 在第一次调用 operator>> 之前进行评估，并且
2. ++i 在第二次调用 operator>> 之前进行评估。

但引用不保证i 在++i 之前被评估，反之亦然。这意味着i 和++i 的评估顺序是undefined，因此在这种情况下生成的代码将具有undefined behavior。

以上讨论（序列点）适用于Pre-C++11，因为OP没有标记C++11。