Niezdefiniowane zachowanie operatorów w algorytmie zamiany XOR?

Question

void swap(int* a, int* b) { 
    if (a != b) 
     *a ^= *b ^= *a ^= *b; 
} 

Jako wyżej *a ^= *b ^= *a ^= *b tylko skrót *a = *a^(*b = *b^(*a = *a^*b)), może (na przykład) 2^*a ocenia (dla XOR) tuż przed 3. *a jest zmodyfikowany (z =)?

Czy to ma znaczenie, czy piszę to w C99/C11/C++ 98/C++ 11?

Answer 1

Standard C++ 11 mówi:

5,17/1: operatora przypisania (=) i związek operatorzy przyporządkowanie wszystkich grupa prawej do lewej. (...) przypisanie jest sekwencjonowane po obliczeniu wartości prawego i lewego argumentu operacji, i przed obliczeniem wartości wyrażenia przypisania.

1,9/15: przypadku efektem ubocznym w skalarnej przedmiotu jest unsequenced względem albo innego efektu siebie na tej samej skalarnej obiektu lub wartość obliczeń z wykorzystaniem wartości tego samego skalarnej obiektu, zachowanie nieokreślone .

Więc *a ^= *b się w następującej kolejności:

1. *a i *b oblicza. To NIE ustalona w którym zamówienie
2. operacja xor jest wykonywane
3. przydział odbywa, czyli nowa wartość jest przechowywana w *a
4. nowa wartość jest używana jako skutek ekspresji (*a ^= *b)

teraz *b ^= *a ^= *b, które zgodnie z zasadą pierwszeństwa jest *b ^= (*a ^= *b):

1. *b i (*a ^= *b) są obliczane. Jest to określone w jakiej kolejności. Ale jako *b nie jest modyfikowany przez (*a ^= *b), nie ma to znaczenia.
2. operacja xor jest wykonywane
3. przyporządkowanie jest zrobione, czyli nowa wartość jest przechowywana w *b

Ale teraz do nieokreślonym sekwencjonowania z *a ^= *b ^= *a ^= *b która jest według zasad pierwszeństwa *a ^= (*b ^= (*a ^= *b)):

1. *a i (*b ^= (*a ^= *b)) są obliczane. Jest to określone w jakiej kolejności. Ale jako *a IS został zmodyfikowany przez (*b ^= (*a ^= *b)). Wynik będzie zatem zależał od tego, która wartość zostanie obliczona jako pierwsza. To wyraźnie U.B.

Załóżmy *a ocenia najpierw (czyli zanim cokolwiek innego):
co można uzyskać oryginalną wartość tego, który będzie XORed z wartością (*b ^= (*a ^= *b)), że jest oryginalny *b XORed z oryginałem *a ponownie zmieniono na: *b. To spowoduje 0 (które będą przechowywane w *a).

Załóżmy (*b ^= (*a ^= *b)) ocenia najpierw, to jego wynik jest oryginalny *a, ale treść *a zmienia się na oryginalnym *a XORed z oryginalnym *b. Tak więc będzie to prowadzić do pierwotnego *b (który będzie przechowywany w *a)

na drodze, w obu przypadkach *b zawiera oryginalna wartość *a XORed dwukrotnie *b sposób, że będą zawierały *b oryginalnego *a.

Wnioski: Tutaj wykazano, że końcowa wartość *b jest jednoznacznie określony przez wyrażenie to, ale ostateczna wartość *a nie jest jednoznacznie określone (dwie wartości możliwe). Wyraźnie jest to UNSPECIFIED/UNDEFINED RESULT! Może się zamienić lub może stracić *a w zależności od kompilatora.

Jak dokonać zamiany na pewno?

Wykazałem powyżej, że pierwsze dwa zadania złożone są dobrze określone. Musimy więc po prostu upewnić się, że ostatnie zadanie złożone zostało wykonane po tym. Może być zagwarantowana przez operatora przecinkami:

5,18/1: Para wyrażeń oddzielonych przecinkiem ocenia się od lewej do prawej strony, a wartością lewe jest odrzucane

Stąd dodaje będzie działać:

void safe_swap(int* a, int* b) { 
    if (a != b) 
     *b ^= *a ^= *b, *a ^= *b; 
}