这是 C 语言未定义的行为吗？ clang 和 GCC 的不同结果

Question

对于不同编译器的相同代码，我得到不同的结果。 这是未定义的行为吗？

#include <stdio.h>
int a;
int b=10;
int puan_ekle(int puan, int bonus){
    puan=puan+bonus;
    a=puan-5;
    bonus--;
    return bonus;
}
int main(){
    a=23;
    printf("Result1 %d \n", a);
    a=a+puan_ekle(a,b);
    printf("Result2 %d \n", a);
    a=a+puan_ekle(a,b);
    printf("Result3 %d \n", a);
}

Answer 1

行为是未指定的，不是未定义的。

C标准区分了这些。 C 2018 3.4.4 1 说：

未指定的行为

行为，这是由于使用未指定的值，或本文档提供两种或多种可能性的其他行为，并且在任何情况下都不会对其施加进一步的要求

3.4.3 1 说：

未定义的行为

使用不可移植或错误的程序构造或错误数据时的行为，本文档对此没有强加任何要求

在某些情况下，当一个对象既用于它的值又被修改时，C 标准中的一条规则使行为未定义。 6.5 2 说：

如果标量对象的副作用相对于同一标量对象的不同副作用或使用同一标量对象的值的值计算是未排序的，则行为未定义。 如果一个表达式的子表达式有多个允许的排序，并且在任何排序中出现这种未排序的副作用，则行为是未定义的。

让我们看看这如何应用于a=a+puan_ekle(a,b); . 在这个表达式中：

1. a由a=修改。
2. a用于a+ 。
3. a在参数(a,b)中使用。
4. 在函数puan_ekle中， a被修改为a=puan-5; .

修改是副作用——它们是与计算表达式的值分开发生的事情。 如果修改 1 或 4 中的任何一个相对于任何其他项目没有排序，则行为未定义。

关于 1，6.5.16 3 说：

...更新左操作数的存储值的副作用在左右操作数的值计算之后排序...

所以1排在2和3之后。由于4是副作用，不是值计算，所以我们还是要考虑1和4的关系。要解决这个问题，我们会考虑序列点。 根据 5.1.2.3，“表达式A和B的求值之间序列点的存在意味着与A关联的每个值计算和副作用在与B关联的每个值计算和副作用之前排序。”

接下来我们需要知道什么是完整表达式，以及每个完整表达式之后都有一个序列点。 6.8 4 说：

完整表达式是不属于另一个表达式的表达式，也不是声明符或抽象声明符的一部分……在完整表达式的求值和要求值的下一个完整表达式的求值之间有一个序列点。

这意味着puan_ekle中的每个语句都是或包含一个完整的表达式： puan=puan+bonus是一个完整的表达式， a=puan-5是一个完整的表达式， bonus--是一个完整的表达式， return bonus bonus的 bonus 是一个完整的表达。 所以，在a=puan-5之后，有一个序列点。

因为，对于a= ，修改a的副作用在操作数的值计算之后排序。 评估这些操作数包括调用包含其序列点的函数。 所以效果4，修改a in a=puan-5; , 必须在继续执行下一条语句之前完成，因此必须在效果 1 之前完成。所以 1 和 4 是有顺序的。

剩下的就是考虑关于 2 和 3 的效果 4。4 在 3 之后排序，因为根据 6.5.2.2 10，函数调用在对其参数求值之后排序：

在函数指示符和实际参数的评估之后但在实际调用之前有一个序列点......

现在我们只剩下 2 相对于 4 的排序。在此，没有说明哪个在前。 +的操作数的评估是无序的，因此，对于a+puan_ekle(a,b) ，C 实现可能首先执行a first 或puan_ekle(a,b) first。 但是，无论它先做什么，在 2 和 4 之间都有一个序列点：

• 如果首先评估a ，那么在函数调用之前，有一个序列点（根据上面引用的 6.5.2.2 10）。
• 如果首先评估puan_ekle(a,b) ，则在完整表达式a=puan-5之后有一个序列点。

因此，2 和 4 的序列不确定。 （5.1.2.3 3：“......当A在B之前或之后排序时，评估A和B的排序不确定，但未指定是哪个......”）但它们并非未排序，因此不存在未定义的行为。 行为未指定，因为有两种可能性。 C 实现需要实现这两种可能性中的一种，这与没有要求的未定义行为不同。

Answer 2

加法运算符的操作数的求值顺序未指定。

所以例如在这个声明中

a=a+puan_ekle(a,b);

一个编译器可以首先评估 a 的值，然后调用具有更改 a 副作用的函数 puan_ekle(a,b)。 而其他编译器可以首先调用该函数，然后在函数中更改后获取 a 的值。

所以程序有未定义的行为。

如果函数没有副作用，那么行为将被明确定义，与加法运算符的操作数的评估顺序无关。