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，其实楼上已经说的很明确了，写出这样的代码是很不负责任的行为。不过既然要探讨，那么就以探讨的方式来讨论这个问题吧。我测试的代码不复杂就下面这几行：

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

编译器：gcc version 4.9.2 (Raspbian 4.9.2-10)
输出的结果：

21 12

我们先讨论a+++a++的等价形势，根据C语言运算符优先级，后置++的优先级高于+的优先级，也就是a+++a++原则上可以等价于(a++)+(a++)。
那么，编译器是怎么理解的呢？它把它理解成语法树，类似这样：

        +
       / \
      /   \
    a++   a++

之后，编译器又怎么处理呢，基于栈操作的一般是这样的：

• 1、处理第一个a++运算：因为是后置运算，先把a(此时a=10)入栈了，然后a=a+1，现在的a已经是11了;

• 2、处理第二个a++运算：一样的，先把a(此时a=11)入栈了，然后a=a+1，现在的a已经是12了;

• 3、处理+(和)运算：因为+属于二目操作运算(也就是需要两个操作数的运算)，先从栈里面弹出两个操作数，即刚刚入栈的10和11，再做+运算，即10+11，最后的结果就是21。

基本描述就是：

• push(a), a入栈(10)

• a=a+1, a加1

• push(a), a入栈(11)

• a=a+1, a加1

• b=pop()+pop(), 出栈两个操作数(10,11)相加，赋值到b(=21)

在基于栈的处理方式中，操作数都是从栈弹出来再进行运算的（当然，栈里面的数据也是之前压进去的），而不是直接拿a去计算的，现代编译器基本都是基于栈方式实现的，我猜测你的疑惑估计就在这点上了。如果你想了解的话可以去看看编译原理方面的内容。

按照编译器的一般做法应该就是上述步骤了，启用优化之后可能有些差异，看到有人说(a++)+(a++)在gcc4.5.1最终得到20，我手上没有4.5.1，但是在4.9.2和4.2.1上面都是得到21，而且不同优化级别都试了，如果属实那么可能是其他选项或者版本间问题。

最后，编译原理我也没有深入学习过，只能说个大概，也不是所有的编译器都是采用栈方式来求解表达式，有错误的地方欢迎斧正。
还是那句话，尽量写人容易理解的代码。

Answer 2

你拿不同的编译器去测试，会发现结果跟你现在的结果又不一样。或者你在同一个编译器下，改下编译参数，结果又不一样。归根结底这类问题是undefined behavior。所以，你要记住的不是i到底什么时候自加，而是保证自己不去写这种垃圾代码。。

Answer 3

题主可以看一下这个
[] (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Undefined_behavior)
在两个序列点(sequence point)之间对同一个对象进行两次修改是未定义行为，不可预测

Answer 4

standard C没有定义
编译器根据自己的规则自己处理。

Answer 5

这个问题裘宗燕老师早已经给出了完整的回答。

回到前面的例子：“谁知道下面C语句给n赋什么值？”

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

正确回答是：不知道！语言没有规定它应该算出什么，结果完全依赖具体系统在具体上下文中的具体处理。其中牵涉到运算对象的求值顺序和变量修改的实现时刻问题。

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

Answer 6

未定义行为。

编译器实现不同是因为++是产生影响的，编译器消除影响的时间点不同。

Answer 7

这种问题没什么意义，你的代码中根本不能出现这种语句

Answer 8

我想起我以前看过的一篇文章,和你的问题有些类型.
链接

不管怎么样,都最好在项目中尽量使用简洁易懂的语句,不要出现这种不知道会出什么奇怪的问题的代码.

Answer 9

首先我很佩服题主的探索精神。
但是我建议你去看一下：

1. C语言运算符的优先级

2. C语言运算符的结合性

好像还不够，那再去看一下C语言规范中相关运算符的详细语意描述：

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

好像还不行，那只能去看编译器的实现了。

Answer 10

这个好像跟编译器是有关系的，其实理解时候你可以这样理解i++ => b = i; i = i + 1;然后返回值I++的返回值是b，这样理解就行了。有的编译器是返回i,然后 i = i + 1；

Answer 11

我以前学的时候也纠结过这些语法特性。 其实这个连起来写， 标准里面也没有定义要怎么样执行。
所以具体的结果依赖于编译器。 所以如果编译器不同， 具体的结果也可能不同。
所以实际中要避免这种写法， 避免出现坑爹的错误。

Answer 12

这类代码可以帮助我们理解c语言的一些规则，但是在实际工程里面最好不要出现这种写法，因为也许过了几个月你回头维护代码看到这里会觉得很困惑，或者别人维护你的代码更是有想掐死你的心情。好了，说说a+++a++吧，编译器编译的时候有个规则叫做贪心法，一次读入尽可能多的符号，那么开始可以一直读到a++，所以这个可以得出是(a++)+(a++)，然而我用gcc4.5.1得出的结果却是20，可以看出来不同编译器编译结果是不同的，也许有优化吧。所以，再次重申，这种代码不要写到实际工程里面！能写一手整洁明了的代码才是优秀的程序猿。

Answer 13

我就是上文提到的链接的作者。
同时把当时分析时的图片也引过来一看便知：
反汇编代码在这里：

当然，这是vc++下，g++,clang的编译结果与此不同。
同时，还有之前另外回复的java和c++的运算顺序问题也供参考：
这个问题和运算符没有关系，都是从右往左计算，而是编译器对值类型的处理结果不一致导致的差异。
对于gc类语言来说，包括(java,c#,php,javascript)等，对于单句指令的中间运算结果会进行缓存。而C/C++由于直接编译为汇编指令，没有虚拟机或引擎的支持，所以不会有这一步。
通俗点来说，对于c++:

a=3*3;//9
a=a+a;//18
a=a-a;//0

也就是说a的值是值类型，会随时跟随a的变化而更新。无论初始设置a的值为几，结果都是0。(a-a).
然而对于其他语言，虚拟机或引擎会自动保存每一步的计算结果。

int a=3;
int result=0;
result=a*a;//9
result=a+result;//3+9=12
result=a-result;//3-12=-9

以上。
引申:PHP 一个诡异的加法算法的研究

Answer 14

虽然有这样的语法，但是这就相当于编程中的文言文，只会增加阅读程序的困难，实际项目中如果写这种代码肯定会挨批的

Answer 15

感觉像楼上说的一样, 完全是看 各大编译器的心情...

Answer 16

很多年前我记得TC2.0与VC6对此的处理方式不一样，所以不用纠结。

其次，在正式项目里，也是不允许这么写的。

Answer 17

摘自 裘宗燕教授的的文章，应该是中文版最清晰的解释了。 http://www.math.pku.edu.cn/teachers/qiuzy/technotes/expression2009.pdf 楼上最佳答案从实现原理解释了结果，但如裘宗燕教授所指出，这个问题是规范层面的。不只是这类代码难以理解不要在项目中写，而是按照归范定义不能写。