c++ - C语言 关于b=a+++a++运算问题？

Question

篇幅有点长，让您受累了。。。

a++这个问题一直很困扰，自己做了个测试，虽然都知道a++是先使用

a再进行自加，疑问点就是这个a使用的期限是什么时候结束？一开始以为是表达式代码行完成后，在第二行代码需要试用a时，就是自加结果，这也是最常用的情况，也很好理解，如：

int a=0,b;
b=a++;
printf("a=%d b=%d",a,b);//输出：a=1,b=0

那假如在同一行表达式中出现2次a++,也就是说a++后又与其他变量进行运算，如下代码：

int a=10,b=0;
b=a+++a++;
printf("a=%d b=%d",a,b);//输出a=12 b=21

如果上面的理论成立那b应该等于20，根据执行结果显然不成立，所以我觉得应该是当执行a++运算时,a还是10，但当a在与其他变量继续运算时a就已经完成了自增，就是自增后的值与其他变量运算了，在变下代码再测试:

int a=10,b=0;
b=a+++b;//b=10(因为a++优先级大于++b，所以直观点应该是b=(a++)+b,尽管此时括号是多余的)

显然这种说法也不成立。

对b=a+++a++运算的猜测步骤为：

1. 第一个a++ //此时a=10

2. 第二个a++ //因为第一步运算完后a自增1，所以此时a=11，是第一个a++运算后的值

3. b=a+a //b=11+11=22，这点就不理解了，之所以最终结果这个b=21，难道是b=10+11吗，但中间+号的表达式两端都是a，应该两端的值都是一样的啊，应是22或20啊，怎么会是21，b=(a++)+(++a) 这个结果为22，应该可以说明+号两边都是a的话，第一个表达式a++中a会被++a后的值覆盖，所以b=11+11。

求解释b=a++a++的详细运算步骤，为啥会是b=21？

还有个问题：

int i=1;
int j=0;
for(;j<5;j++){
     i=i++;
     printf("i=%d",i);
}
printf("i=%d",i);

为什么i=1?为什么i=i++执行完后，在执行j<5之前或在下一轮执行前i没有自加？及时for循环中i=1,那for循环执行完后i应该至少会加1吧，起码i也得等于2啊？

Answer 1

首先，其實樓上已經說的很明確了，寫出這樣的程式碼是很不負責任的行為。不過既然要探討，那就以探討的方式來討論這個問題吧。我測試的程式碼不複雜就下面這幾行：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a=0,b=0;
    a = 10;
    b = a+++a++;
    printf("%d %d\n", b, a);
    return 0;
}

編譯器：gcc version 4.9.2 (Raspbian 4.9.2-10)
輸出的結果：

21 12

我們先討論a+++a++的等價形勢，根據C語言運算符優先級，後置++的優先級高於+的優先權，也就是a+++a++原則上可以等價於(a++)+(a++)。
那麼，編譯器是怎麼理解的呢？它把它理解成文法樹，類似這樣：

        +
       / \
      /   \
    a++   a++

之後，編譯器又怎麼處理呢，基於堆疊操作的一般是這樣的：

• 1、處理第一個a++運算：因為是後置運算，先把a(此時a=10)入棧了，然後a=a+1，現在的a已經是11了;

• 2、處理第二個a++運算：一樣的，先把a(此時a=11)入棧了，然後a= a+1，現在的a已經是12了;

• 3、處理+(和)運算：因為+屬於二目操作運算(也就是需要兩個操作數的運算)，先從堆疊裡面彈出兩個操作數，即剛入棧的10和11，再做+運算，即10+11，最後的結果就是21。

基本描述就是：

• push(a), a入棧(10)

• a=a+1, a加1

• push(a), a入棧(11)

• a=a+1, a加1

• b=pop()+pop(), 出棧兩個操作數(10,11)相加，賦值到b(=21)

在基於棧的處理方式中，操作數都是從棧彈出來再進行運算的（當然，棧裡面的數據也是之前壓進去的），而不是直接拿a去計算的，現代編譯器基本上都是基於棧方式實現的，我猜測你的疑惑估計就在這一點上了。如果你想了解的話可以去看看編譯原理方面的內容。

依照編譯器的一般做法應該就是上述步驟了，啟用優化之後可能有些差異，看到有人說(a++)+(a++)在gcc4.5.1最後得到20，我手上沒有4.5.1，但是在4.9.2和4.2.1上面都是得到21，而且不同優化等級都試了，如果屬實那麼可能是其他選項或版本間問題。

最後，編譯原理我也沒有深入學習過，只能說個大概，也不是所有的編譯器都是採用堆疊方式來求解表達式，有錯誤的地方歡迎斧正。
還是那句話，盡量寫人容易理解的程式碼。

Answer 2

你拿不同的編譯器去測試，會發現結果跟你現在的結果又不一樣。或者你在同一個編譯器下，改下編譯參數，結果又不一樣。歸根究底這類問題是undefined behavior。所以，你要記得的不是i到底什麼時候自加，而是保證自己不去寫這種垃圾程式碼。 。

Answer 3

題主可以看一下這個
[] (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Undefined_behavior)
在兩個序列點(sequence point)之間對同一個物件進行兩次修改為未定義行為，不可預測

Answer 4

standard C沒有定義
編譯器依照自己的規則自己處理。

Answer 5

這個問題裘宗燕老師早已經給了完整的答案。

回到前面的例子：「誰知道下面C語句給n什麼值？」

m = 1; n = m++ +m++;

正確答案是：不知道！語言沒有規定它應該算出什麼，結果完全依賴具體係統在具體上下文中的具體處理。其中牽涉到運算物件的求值順序和變數修改的實作時刻問題。

http://www.math.pku.edu.cn/teachers/qiuzy/technotes/expression2009.pdf

Answer 6

未定義行為。

編譯器實作不同是因為++是產生影響的，編譯器消除影響的時間點不同。

Answer 7

這種問題沒什麼意義，你的程式碼中根本不能出現這種語句

Answer 8

我想起我以前看過的一篇文章,和你的問題有些類型.
連結

不管怎麼樣,都最好在專案中盡量使用簡潔易懂的語句,不要出現這種不知道會出什麼奇怪的問題的程式碼.

Answer 9

首先我很佩服題主的探索精神。
但我建議你去看：

1. C語言運算子的優先權

2. C語言運算子的結合性

好像還不夠，那再去看一下C語言規範中相關運算符的詳細語意描述：

http://eli-project.sourceforge.net/c_html/c.html

好像還不行，那隻能去看編譯器的實作了。

Answer 10

這個好像跟編譯器是有關係的，其實理解時候你可以這樣理解i++ => b = i; i = i + 1;然後回傳值I++的回傳值是b，這樣理解就行了。有的編譯器是返回i,然後 i = i + 1；