在语句中多次使用时 C++ 中的前缀运算符行为

Question

我无法理解前缀运算符在语句中多次使用时的行为。
这是一个示例代码来说明我的问题

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{   int a=2,adup=2;
    int b = (++a) * (++a);
    cout<<endl<<"square of "<<a<<" is "<<b<<endl;//i get 16
    int c = (++adup) * (++adup) * (++adup);
    cout<<endl<<"adup is "<<adup<<" and c is "<<c<<endl;// i get 80
    return 0;
}

将以上文件另存为 code.cpp 和运行 'gcc code.cpp -lstdc++' 进行验证。
似乎在第一种情况下 2 增加了两次然后 b = 4x4
但在第二种情况下，我希望 5x5x5 在上面的行中，但我们得到 4x4x5 。这怎么解释呢？
谢谢

顺便说一句，我发现 postfix 运算符似乎合乎逻辑。它只是更新值并在下次使用变量时使用它，即使在同一语句中也是如此。

阅读答案后我的结论是 - 是否可以说在语句中对同一变量多次使用 pre 或 post 操作将是未定义的行为，而不管表达式 LHS 上的任何内容？

Answer 1

C++ 的早期迭代（以及与此相关的 C）具有序列点的概念，它保证所有先前的“事物”（例如计算该表达式的 i++ 副作用）都已经完成.

这在某些时候被更严格描述的“排序”所取代：

如果 A 在 B 之前排序，A 将在 B 开始之前完成。
如果 A 在 B 之后排序，A 将不会开始，直到 B 完成。
如果 A 和 B 的顺序不确定，一个将在另一个开始之前完全完成，但您不一定知道哪个先完成。
如果 A 和 B 是无序的，它们可能先开始，甚至可能重叠。

从 C++20 开始，[intro.execution]，第 10 点适用于您的代码：

Except where noted, evaluations of operands of individual operators and of subexpressions of individual expressions are unsequenced.

这意味着完整表达式的各个位可能以任何顺序出现，甚至重叠，导致结果与您认为正确的结果不同。

换句话说，如果您想要确定性代码，请不要那样做。

而且，尽管您发现“后缀运算符看起来合乎逻辑，但它只是更新 [the] 值并在下次使用 [the] 变量时使用它，即使在同一语句中”，这实际上是不正确的。

虽然在特定情况下可能会发生这种情况，但表达式 (a++) * (a++) 等同于 as non-determinstic as (++a) * (++a).

如果您想保证操作的顺序，您可以使用更明确的代码，例如：

// int b = (++a) * (++a);
// with pre-increment immediately before EACH use of a:
   int b = (a + 1) * (a + 2); a += 2;
// or:
   int b = ++a; b = ++a * b

总有一些方法可以用不会受不确定结果影响的代码实现相同的效果，如果您关心这种情况，则代码行数相同公制，尽管在一行上有两个语句 :-)

Answer 2

来自Program execution 4.6.17：

Except where noted, evaluations of operands of individual operators and of subexpressions of individual expressions are unsequenced.
Example [
int i = 7;
i = i++ + i; //undefined behavior ]

出于同样的原因，您的程序具有 未定义的行为。

How can that be explained ?

未定义的行为 意味着任何事情¹ 都可能发生包括但不限于 程序给出你的预期输出。但是从不依赖（或根据）具有未定义行为的程序的输出。

所以您看到（也许看到）的输出是未定义行为的结果。正如我所说，不要依赖具有 UB 的程序的输出。程序可能会崩溃。

因此，使程序正确的第一步是删除 UB。 然后并且只有那时你可以开始对程序的输出进行推理。

^{¹有关未定义行为的更准确的技术定义，请参阅 this 其中提到：没有对程序行为的限制.}

在语句中多次使用时 C++ 中的前缀运算符行为

prefix operator behaviour in c++ when used multiple times in a statement

c++

post-increment

postfix-operator