4.1.3. Порядок вычисления

Приоритет определяет группировку операндов. Но он ничего не говорит о порядке, в котором обрабатываются операнды. В большинстве случаев порядок не определен. В следующем выражении известно, что функции f1() и f2() будут вызваны перед умножением:

int i = f1() * f2();

В конце концов, умножаются именно их результаты. Тем не менее нет никакого способа узнать, будет ли функция f1() вызвана до функции f2(), или наоборот.

Для операторов, которые не определяют порядок вычисления, выражение, пытающееся обратиться к тому же объекту и изменить его, было бы ошибочным. Выражения, которые действительно так поступают, имеют непредсказуемое поведение (см. раздел 2.1.2). Вот простой пример: оператор << не дает никаких гарантий в том, как и когда обрабатываются его операнды. В результате следующее выражение вывода непредсказуемо:

int i = 0;

cout << i << " " << ++i << endl; // непредсказуемо

Непредсказуемость этой программы в том, что нет никакой возможности сделать выводы о ее поведении. Компилятор мог бы сначала обработать часть ++i, а затем часть i, тогда вывод будет 1 1. Но компилятор мог бы сначала обработать часть i, тогда вывод будет 0 1. Либо компилятор мог бы сделать что-то совсем другое. Поскольку у этого выражения неопределенное поведение, программа ошибочна, независимо от того, какой код создает компилятор.

Четыре оператора действительно гарантируют порядок обработки операндов. В разделе 3.2.3 упоминалось о том, что оператор логического AND (&&) гарантирует выполнение сначала левого операнда. Кроме того, он гарантирует, что правый операнд обрабатывается только при истинности левого операнда. Другими операторами, гарантирующими порядок обработки операндов, являются оператор логического OR (||) (раздел 4.3), условный оператор (? :) (раздел 4.7) и оператор запятая (,) (раздел 4.10).

Порядок вычисления, приоритет и порядок операторов

Порядок вычисления операндов не зависит от приоритета и порядка операторов. Рассмотрим следующее выражение:

f() + g() * h() + j()

• Приоритет гарантирует умножение результатов вызова функций g() и h().

• Порядок гарантирует добавление результата вызова функции f() к произведению g() и h(), а также добавление результата сложения к результату вызова функции j().

• Однако нет никаких гарантий относительно порядка вызова этих функций.

Если функции f(), g(), h() и j() являются независимыми и не влияют на состояние тех же объектов или выполняют ввод и вывод, то порядок их вызова несуществен. Но если любые из этих функций действительно воздействуют на тот же объект, то выражение ошибочно, а его поведение непредсказуемо.

Упражнения раздела 4.1.3

Упражнение 4.3. Порядок вычисления большинства парных операторов оставляется неопределенным, чтобы предоставить компилятору возможность для оптимизации. Эта стратегия является компромиссом между созданием эффективного кода и потенциальными проблемами в использовании языка программистом. Полагаете этот компромисс приемлемым? Кто-то да, кто- то нет.

Совет. Манипулирование составными выражениями

При написании составных выражений могут пригодиться два эмпирических правила.

1. В сомнительных случаях заключайте выражения в круглые скобки, чтобы явно сгруппировать операнды в соответствии с логикой программы.

2. При изменении значения операнда не используйте этот операнд в другом месте того же оператора.

Важнейшим исключением из второго правила является случай, когда часть выражения, изменяющая операнд, сама является операндом другой части выражения. Например, в выражении *++iter инкремент изменяет значение итератора iter, а измененное значение используется как операнд оператора *. В этом и подобных выражениях порядок обработки операндов не является проблемным. Но в больших выражениях те части, которые изменяют операнд, должны обрабатываться в первую очередь. Такой подход не создает никаких проблем и применяется достаточно часто.