C 和 C++ 与序列点和 UB 的区别答案

【问题标题】：Differences in C and C++ with sequence points and UBC 和 C++ 与序列点和 UB 的区别
【发布时间】：2014-07-22 19:54:35
【问题描述】：

我使用这篇文章Undefined Behavior and Sequence Points 来记录 C 程序中未定义的行为（UB），并指出C and C++ have their own divergent rules for this [sequence points]。那么C和C++在序列点和相关UB上有什么区别呢？我不能用一篇关于 C++ 序列的帖子来分析 C 代码中发生的事情吗？

_{* 当然我不是在说C++ 的功能不适用于C。}

【问题讨论】：

我认为实际上没有任何区别？
@πάνταῥεῖ 有。实际上，其中很多。
你可能是对的，但是通过 c++ 到 c 保证的兼容性，实际上不应该有太大的差异。
@πάνταῥεῖ 一旦我们开始谈论 UB，就会有惊人数量的差异，我只能代表我直接写过的那些，例如 C has always made it clearly UB to use indeterminate values while C++ until only recently did，我们也可以看到在how C and C++ deal with type punning through unions.
@ShafikYaghmour 好吧，说得好。但是恕我直言，如何实际处理 UB（从不同的上下文中）是无关紧要的。 UB 就是 UB，不管是因为缺少 c99 还是 c++11 合规问题触发的。

标签： c++ c language-lawyer undefined-behavior sequence-points

【解决方案1】：

这个问题有两个部分，我们可以毫不费力地解决序列点规则的比较。这并没有让我们走得太远，C 和 C++ 是具有不同标准的不同语言（latest C++ standard 几乎是 latest C standard 的两倍），即使 C++ 使用 C 作为规范性参考引用 C 的 C++ 标准是不正确的，反之亦然，无论某些部分可能多么相似。 C++ 标准确实明确引用了 C 标准，但这是针对小部分的。

第二部分是undefined behavior 在 C 和 C++ 之间的比较，可能存在一些很大的差异，可能无法列举所有未定义行为的差异，但我们可以给出一些指示性示例。

序列点

既然我们谈论的是sequence points，那么这涵盖了 pre C++11 和 pre C11。据我所知，C99 和 Pre C++11 草案标准之间的序列点规则差别不大。正如我们将在我给出的不同未定义行为的一些示例中看到的那样，序列点规则在其中不起作用。

序列点规则包含在closest draft C++ standard to C++03 部分1.9 程序执行 中说：

每个完整表达式的评估完成时都有一个序列点¹²⁾。
调用函数时（无论函数是否内联），所有求值后都有一个序列点在执行函数体中的任何表达式或语句之前发生的函数参数（如果有）。
在复制返回值之后和执行外部任何表达式之前还有一个序列点函数¹³⁾。 C++ 中的几个上下文会导致对函数调用进行评估，即使没有相应的函数调用语法出现在翻译单元中。 [ 示例：新表达式的评估调用一个或多个分配和构造函数；见 5.3.4。再举一个例子，转换函数（12.3.2）的调用可能出现在上下文中其中没有出现函数调用语法。 --end example ] 序列指向函数入口和函数出口（如上所述）是评估后的函数调用的特征，无论调用功能可能是。
在每个表达式的评估中
```
a && b
a || b
a ? b : c
a , b
```
利用这些表达式（5.14、5.15、5.16、5.18）中运算符的内置含义，后面有一个序列点第一个表达式的求值14)。

我将使用 C99 标准草案Annex C 中的序列点列表，虽然它不是规范的，但我找不到与它所引用的规范部分的不同意见。它说：

以下是5.1.2.3中描述的顺序点：

在计算参数后调用函数 (6.5.2.2)。
以下运算符的第一个操作数的结尾：逻辑与 && (6.5.13)；逻辑或 || （6.5.14）；有条件的？（6.5.15）；逗号 , (6.5.17)。
完整声明符的结尾：声明符 (6.7.5)；
完整表达式的结尾：初始化程序 (6.7.8)；表达式中的表达式声明（6.8.3）；选择语句的控制表达式（if 或 switch） (6.8.4)； while 或 do 语句的控制表达式 (6.8.5)；每个 for 语句的表达式 (6.8.5.3)； return 语句中的表达式 (6.8.6.4)。

以下条目似乎在 C++ 标准草案中没有等效项，但它们来自 C++ 通过引用合并的 C 标准库：

就在库函数返回之前 (7.1.4)。
在与每个格式化输入/输出函数转换相关的动作之后说明符（7.19.6、7.24.2）。
在每次调用比较函数之前和之后，以及也在对比较函数的任何调用和对象的任何移动之间作为参数传递给该调用 (7.20.5)。

所以这里的 C 和 C++ 没有太大区别。

未定义行为

当涉及到序列点和未定义行为的典型示例时，例如在第 5表达式 部分中涉及的处理在序列点内多次修改变量的那些我不能来举一个在一个中未定义但在另一个中未定义的示例。在 C99 中它说：

在前一个序列点和下一个序列点之间，一个对象应该有它的存储的值最多修改一次由评估表达式。⁷²⁾ 此外，先验值应只读到确定要存储的值。⁷³⁾

它提供了这些例子：

i = ++i + 1;
a[i++] = i;

在 C++ 中它说：

除非另有说明，个别操作数的求值顺序单个表达式的运算符和子表达式，以及顺序副作用发生的位置，未指定。57) 前一个和下一个序列点一个标量对象应该有它的存储表达式的评估最多修改一次的值。此外，应仅访问先验值以确定要存储的值。应满足本款的要求对于完整的子表达式的每个允许排序表达;否则行为未定义

并提供以下示例：

i = v[i ++]; / / the behavior is undefined
i = ++ i + 1; / / the behavior is undefined

在 C++11 和 C11 中，我们确实有一个主要区别，Assignment operator sequencing in C11 expressions 中介绍了以下内容：

i = ++i + 1;

这是由于预增量在 C++11 中是 lvalue 的结果，但在 C11 中不是，即使排序规则相同。

我们在与序列点无关的领域确实存在重大差异：

在 C 中，不确定值的用途一直是未定义的，而在 C++ 中，直到最近的 C++1y 标准草案才得到明确的规定。这在我对Has C++ standard changed with respect to the use of indeterminate values and undefined behavior in C++1y? 的回答中有所提及
通过联合的类型双关语一直在 C 中得到很好的定义，但在 C++ 中却没有，或者至少它是否是未定义的行为是有争议的。在我对Why does optimisation kill this function? 的回答中，我有几处提到这一点
在 C++ 中，简单地从值返回函数的末尾脱落是未定义的行为，而在 C 中，如果您使用该值，则仅是未定义的行为。

可能还有更多示例，但这些是我之前写过的。

【讨论】：