3.4.1. Порядок вычисления операндов

3.4.1. Порядок вычисления операндов

Эта проблема связана с тем, что у человека есть определенные интуитивные представления о порядке выполнения действий программой, однако компилятор не всегда им соответствует. Рассмотрим следующий код (листинг 3.47, пример OpOrder на компакт-диске).

Листинг 3.47. "Неправильный" порядок вычисления операндов

var

 X: Integer;

function GetValueAndModifyX: Integer;

begin

 X:= 1;

 Result:= 2;

end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

 A1, A2: Integer;

begin

 X:= 2;

 A1:= X + GetValueAndModifyX;

 X:= 2;

 А2:= GetValueAndModifyX + X;

 Label1.Caption:= IntToStr(A1);

 Label2.Caption:= IntToStr(A2);

end;

Суть этого примера заключается в том, что функция GetValueAndModifyX имеет побочный эффект — изменяет значение глобальной переменной X. И эту же переменную мы используем при вычислении выражения, в которое входит также вызов GetValueAndModifyX. При вычислении A1 в выражении сначала упоминается X, а потом GetValueAndModifyX, при вычислении А2 — наоборот. Логично было бы предположить, что A1 получит значение 4, А2 — 3, т. к. вычисление первого операнда должно выполняться раньше второго. В действительности же обе переменные получат значение 3, поскольку компилятор сам выбирает порядок вычисления операндов независимо от того, в каком порядке они упоминаются в выражении. То же самое касается любых коммутативных операций: умножения, арифметических and, or и xor. Посмотрим, что будет для некоммутативных операций, например, для деления (листинг 3.48).

Листинг 3.48. "Неправильный" порядок вычисления операндов при делении

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);

var

 A1, A2: Extended;

begin

 X:= 2;

 A1:= X / GetValueAndModifyX;

 X:= 2;

 A2:= GetValueAndModifyX / X;

 Label1.Caption:= FloatToStr(A1);

 Label2.Caption:= FloatToStr(A2);

end;

В результате выполнения этого кода A1 получает значение 0.5, A2 — 2, т. е. и здесь сначала вычисляется функция, а потом берется значение переменной X.

Если бы функция GetValueAndModifyX не имела побочных эффектов (т. е. только возвращала бы результат и больше ничего не меняла), порядок вычисления аргументов был бы нам безразличен. Вообще, функции, имеющие побочные эффекты, считаются потенциальным источником ошибок, поэтому их написание нежелательно. Но в некоторых случаях (например, в функции Random) обойтись без побочных эффектом невозможно.

Примечание

Побочные эффекты в функциях настолько небезопасны, что в некоторых языках они полностью запрещены. Например, в Аде изменять значения глобальных переменных могут только процедуры, но не функции.

Ради интереса посмотрим, что будет, если вторым аргументом тоже будет функция, зависящая от X, (листинг 3.49).

Листинг 3.49. Сложение двух операндов с побочными эффектами

function GetX: Integer;

begin

 Result:= X;

end;

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

var

 A1, A2: Integer;

begin

 X:= 2;

 A1:= GetX + GetValueAndModifyX;

 X:= 2;

 A2:= GetValueAndModifyX + GetX;

 Label1.Caption:= IntToStr(A1);

 Label2.Caption:= IntToStr(A2);

end;

Здесь A1 получит значение 4, A2 — 3, т.e. интуитивно ожидаемые. Тем не менее полагаться на интуицию все же не стоит: в более сложных случаях она может подвести. Дело в том, что стандарт языка Паскаль разрешает разработчикам конкретной реализации языка самим выбирать порядок вычисления операндов [5]. Поэтому, даже если вам удалось добиться желаемого порядка вычисления, в следующих версиях Delphi (или при переносе на другую платформу) программа может начать работать неправильно. Таким образом, разработчик не имеет права делать какие-то предположения о том, в каком порядке будут вычисляться операнды, а когда изменение этого порядка может повлиять на результат, код должен быть написан таким образом, чтобы исключить эту возможность. В частности, пример со сложением должен быть переписан так (листинг 3.50).

Листинг 3.50. Явное управление порядком вычисления операндов

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

 A1, A2: Integer;

begin

 X:= 2;

 A1:= X;

 Inc(A1, GetValueAndModifyX);

 X:= 2;

 A2:= GetValueAndModifyX;

 Inc(A2, X);

 Label1.Caption:= IntToStr(A1);

 Label2.Caption:= IntToStr(A2);

end;

Такой код, несмотря на побочные эффекты функции GetValueAndModifyX, даст ожидаемые значения при любом порядке вычисления операндов, т. к. здесь вычисление операндов разнесено по разным операторам, а порядок выполнения операторов четко определен.

Примечание

Другие компиляторы могут использовать иной порядок вычисления операндов. Так, FreePascal вычисляет их в том порядке, в каком они встречаются в выражении, т. е. в первом примере А1 получит значение 4, А2 — 3.