未评估的除以 0 是未定义的行为吗？答案

【问题标题】：Is unevaluated division by 0 undefined behavior?未评估的除以 0 是未定义的行为吗？
【发布时间】：2017-03-03 12:38:18
【问题描述】：

我与一些同事对以下代码存在分歧：

int foo ( int a, int b )
{
    return b > 0 ? a / b : a;
}

此代码是否表现出未定义的行为？

编辑：分歧始于过度渴望优化编译器中的一个错误，其中b > 0 检查已被优化。

【问题讨论】：

有什么理由这么认为吗？
我的意思是当你执行除以0时它只是UB。你不在这里。
@LuchianGrigore 我猜他的意思是，如果你的同事（或你）采取这个展示 UB 的立场，也许他们（或你）会这样认为的原因为什么成为您问题的一个有价值的补充。
嗯？当p 为空时是return p ? p->flag_value : false UB？不会。如果是这种情况，所有代码都会被破坏。
如果操作产生溢出也是UB。但是对于只有将 INT_MIN 除以 -1 时才会发生的整数除法，并且保护 (b>0) 也可以避免这种情况。

标签： c++ c language-lawyer

【解决方案1】：

没有。

引自 N4140：

§5.16 [expr.cond]/1

条件表达式从右到左分组。第一个表达式是上下文转换为布尔值。它被评估，如果它是真的，条件表达式的结果是第二个的值表达式，否则为第三个表达式。 只有一个 计算第二个和第三个表达式。

进一步：

§5 [expr]/4

如果在计算表达式期间，结果不是数学定义或不在可表示值的范围内它的类型，行为未定义。

这显然不会在这里发生。同一段在注释中明确提到除以零，虽然它是非规范性的，但它更清楚地表明它与这种情况有关：

[ 注意：大多数现有的 C++ 实现都忽略了整数溢出。除以零的处理，使用零形成余数除数，所有浮点异常因机器而异，并且是通常可通过库函数进行调整。 ——尾注]

还有间接证据强化了上述观点：条件运算符用于有条件地使行为未定义。

§8.5 [dcl.init]/12.3

int f(bool b) {
  unsigned char c;
  unsigned char d = c; // OK, d has an indeterminate value
  int e = d; // undefined behavior
  return b ? d : 0; // undefined behavior if b is true
}

在上面的示例中，使用d 初始化int（或unsigned char 以外的任何内容）是未定义的。然而，它明确指出只有在评估 UB 分支时才会发生 UB。

从语言律师的角度出发：如果这可能是 UB，那么任何除法都可以被视为 UB，因为除数可能为 0。这不是规则的精神。

【讨论】：

@LuchianGrigore 您的问题的答案的本质完全是斜体句子（只评估第二个和第三个表达式中的一个）。如果有人不理解条件操作的该属性，他们可能会产生更多像您这样的问题，其中除以零被取消引用空指针替换，越界访问，预期但未观察到的重要副作用等。
-1：问题（如标题中所写）不询问是否对部门进行评估 - 它询问部门是否可以是UB，尽管没有评估。
@immibis 确实如此，请参阅 Leon 的评论。
@immibis 来自答案中的第二个引用：被零除为UB的原因是因为§5 [expr]/4。请注意“在表达式的求值期间”和“数学定义”这两个词。第一个引号告诉何时评估“未在数学上定义”表达式，即：从不。
@jdm 我假设您在谈到时间旅行时指的是 Raymond Chen 的文章。您会注意到存在的问题是在检查之前调用了 UB。这里的类似物是cout << "a/b: " << a/b << endl; return b != 0 ? a / b : a;。

【解决方案2】：

示例代码中没有除零的方法。当处理器执行a / b时，它已经检查了b > 0，因此b不为零。

需要注意的是，如果a == INT_MIN 和b == -1，那么a/b 也是未定义的行为。但这无论如何都会被阻止，因为在这种情况下条件评估为false。

虽然我不太确定您的意思是 return b != 0 ? a / b : a; 而不是 return b > 0 ? a / b : a; 如果 b 小于零，除法仍然有效，除非是上述条件。

【讨论】：

Hans Olsen 指出了一种情况，在 cmets 中，a / b 仍可能未定义为负 b。

【解决方案3】：

此代码是否表现出未定义的行为？

没有。它没有。表达式

return b > 0 ? a / b : a;

等价于

if(b > 0)
    return a/b;     // this will be executed only when b is greater than 0
else
    return a;

仅当b 大于0 时才执行除法。

【讨论】：

-1：问题（如标题中所写）不询问是否对部门进行评估 - 它询问部门是否可以是UB，尽管没有评估。
@immibis; 问题（如标题中所写）不询问是否对除法进行评估：正确，但答案在于对除法表达式的评估。这里没有被零除。
这是一个语句，而不是一个表达式。
@Leushenko; a/b 是一个表达式。

【解决方案4】：

如果这是UB，那么也是

if(a != null && *a == 42)
{
 .....
}

并且 ifs 、 ands 和 ors 的排序显然是专门为允许这种类型的构造而设计的。我无法想象你的同事会对此争论

【讨论】：