++i + ++i

Материал из Lurkmore

A long time ago, in a galaxy far, far away... События и явления, описанные в этой статье, были давно, и помнит о них разве что пара-другая олдфагов. Но Анонимус не забывает!

ZOMG TEH DRAMA!!!11 Обсуждение этой статьи неиллюзорно доставляет не хуже самой статьи. Рекомендуем ознакомиться и причаститься, а то и поучаствовать, иначе впечатление будет неполным.

int i = 5; i = ++i + ++i; — типичный код-майндфак для программистов.

Строгое описание происходящего

В данном примере происходит неоднократное изменение переменной в пределах одной точки следования, такая ситуация описывается в стандартах C и С++ как UB. Иными словами, даже попытки ответить на этот вопрос иначе как «UB» демонстрируют недостаточную квалификацию отвечающего. Другое дело, что после «UB» можно указать некоторые подробности, и мы этим займёмся, поскольку не утоленное вовремя любопытство приводит к драмам в обсуждении.

Конкретно неопределённость в этой, как некоторым кажется, кристально ясной конструкции в данном случае заключается в том, что, согласно стандартам С и С++, побочные эффекты (то есть инкремент в данном случае) могут быть применены в любой удобный для компилятора момент между двумя точками следования. Конструкцию i = ++i + ++i; компилятор вправе понять и как

tmp=i; tmp++; i = tmp; tmp++; i += tmp;

и как

tmp=i; tmp++; tmp++; i = tmp + tmp;

и какими-нибудь другими способами. Нужна такая свобода для проведения низкоуровневых оптимизаций в обычных случаях типа a = ++b + ++c;, дабы между делом сэкономить пару тактов на халяву.

Хотя, оптимизатор тут вообще не при чём. Дело в том, что наше интуитивное понимание работы этого кода основывается на том, что прединкремент возвращает значение, получившееся после прибавления единицы. На самом же деле любой нормальный прединкремент возвращает не получившееся значение, а ссылку на эту же переменную. Поэтому мы складываем не числа, а две одинаковые ссылки, то есть переменную i саму с собой! Иными словами происходит буквально следующее:

1. Левый ++i прибавляет единицу к i и возвращает ссылку на неё. I = 6.
2. Правый ++i прибавляет ещё одну единицу к i и также возвращает ссылку на неё. I = 7.
3. Оператор сложения разыменовывает ссылки, получая i = i + i. Так как после второго шага I = 7, то извлекается именно это число, давая выражение i = 7 + 7, откуда и получается 14.

Нельзя, но если всё-таки сделаем?

Почему нельзя, мы уже видели (даже наиболее «альтернативно одаренные» не возьмутся оспаривать, что это ведет ко глюку). Однако всякий пытливый ум, несомненно, изучит этот глюк в поисках того, как именно может сглючить данный код, в какую сторону стандарты языка допускают маневры компилятора, а в какую — таки нет.

Варианты «правильного» ответа колеблются между 13 и 14, хотя на LISPе (пруф) и FORTRANе (пруф) анонимусы вроде как получили 12, 13 (пруф), а на Питоне вообще 10 (поскольку там вообще нет оператора инкремента ++). Результат зависит от последовательности операций. Там, где результат 13, сначала вычисляется первый инкремент, на место первого операнда идёт 6, вычисляется второй инкремент, туда идет 7, и результаты складываются: 6+7=13. 14 можно получить, вычислив оба инкремента, а потом уже сумму. Таким образом, этот трюк хорошо использовать для ошеломления быдлокодеров, уверенных в непогрешимости своего уютненького язычка.

Вообще, по определению предынкремент выполняется до вычисления выражения. Если считать ++i + ++i одним выражением, то мы должны выполнить два инкремента, потом вычислить выражение и получить 14. Если считать каждый ++i выражением, а сумму — выражением, принимающим результаты других выражений как аргументы, то, с точки зрения логики и математики, ничего таки не изменится, а вот компилятор, вычислив одно слагаемое (имеет право — самостоятельное выражение ведь!), упустит тот момент, что при вычислении второго такого же самостийного слагаемого первое тоже, сцуко, подло изменилось. Указать синтаксисом, где начинается и заканчивается выражение, невозможно — скобки задают приоритет внутри выражения. «Выражение» — другая инстанция. Например, в А=(В=С+14) есть выражение С+14, результат которого присваивается В, причем присваивание — тоже является выражением, и его результат присваивается А. И никакие скобки не могут побудить ЭТО стать одним выражением. Разъединить выражение, напротив, можно: (a=++i) + (b=++i), что напрямую задает вычисление a, вычисление b и только потом вычисление суммы a+b. Это, теоретически, должно детерминировать значение a+b как 13 (если компилятор настолько строго выдерживает формальные определения языка), но зато содержит UB относительно значений a и b, поскольку оптимизировать порядок вычисления a и b компилятору никто не запрещает (см. точки следования). Очевидно, что значение (a=++i) / (b=++i) по этой причине вообще не детерминировано.

Оно на башорге

Исходная цитата

Последствия

11 мая 2007 года случилось страшное — была заапрувлена вышеприведенная цитата. С тех пор разнокалиберные программисты потеряли покой и сон. Дело в том, что в зависимости от используемого языка программирования данное выражение может давать и 13, и 12, и еще больше 9000 вариантов ответа.

Реализации

C и С++

Демонстрация прекрасной портабельности исходников между компиляторами

В этих языках может получиться и 13, и 14, и вообще чёрт-те-что. Разные компиляторы С++ выдают 13 и 14. Это пример неопределённого поведения. Неопределённое поведение — самый типичный для этих языков способ выстрелить себе в ногу.

Более того, один и тот же компилятор может выдавать разные значения в зависимости от опций оптимизатора. Некоторые об этой фигне еще и предупреждают, например gcc -Wall выдает warning: operation on ‘i’ may be undefined.

Даже в одной и той же программе может получаться разный результат:

int i=5,j=5;
i=++i+ ++i;
printf("i=%i  j=%i" ,i,++j+ ++j); //Вывод: i=14  j=13

Вот описанный майндфак в квадрате на плюсах:

int i = 0; int z = ++i + ++i + ++i + ++i;

Java

В Java получается 13 (первый пре-инкремент увеличивает i на 1 и возвращает 6, второй пре-инкремент увеличивает i на 1 и возвращает 7), и данное поведение жёстко определено, так как в спецификации языка чётко описан порядок вычисления (не путать с приоритетом операторов).

C#

Как истинный клон Джавы, даёт нам результат с числом 13.

Objective-C

Компилятор clang, который является де-факто стандартом (а других просто нет), предупреждает о Multiple unsequenced modifications to 'i', но исправно возвращает 13.

awk

Awk, как и Жаба, выдаёт 13:

awk 'BEGIN { i=5;j=5;i=++i+ ++i; print i, ++j+ ++j}'

13 13

ActionScript 3.0

var test:int = 5;
trace(++test + ++test);//13
test = 5;
trace(test++ + test++);//11

ActionScript 2.0

i=5; trace(++i + ++i); //13
i=5; trace(i++ + i++); //11


Perl

Perl выдает 14:

my $i = 5;
$i = ++$i + ++$i;
print $i;

Pawn

main()
{
	new i = 5, j = 5;
	i = ++i + ++i;
 
	printf "%d %d", i, ++j + ++j;
}

Вывод: 13 13

PHP

PHP выдаёт 13:

$i = 5;
$i = ++$i + ++$i;
echo $i;

JavaScript

JavaScript в V8 выдаёт 13:

i = 5
i = ++i + ++i
document.write(i)

Bash

GNU bash 4.1.5 тоже выдаёт 13:

~$ i=5; echo $((++i + ++i))
13

Fortran 90

Ожидаемое 13 ( (а эти товарисчи и инкремент написать нормально не могут))

    program mindfuck  
    integer i  
    i = 5  
    i = INC (i) + INC (i)  
    print *,i  
    contains  
    integer function INC (i) 
    integer,intent(inout)::i 
            i=i+1
            INC = i  
    end function INC  
    end program mindfuck

Common Lisp

CLISP 2.49 возвращает 13, поведение определено в спецификации.

[1]> (defvar i 5)
I
[2]> (+ (incf i) (incf i))
13

Python

Python выдаёт 10, в нем нет инкремента в таком виде:

i = 5
i = ++i + ++i
print i

Но при этом, если реализовать инкремент самим, будет 13:

class Foo:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
 
    def inc(self):
        self.num += 1
        return self.num
 
i = Foo(5)
print(i.inc() + i.inc())

Это потому, что интерпретатор вычисляет все по порядку.

Но если чуток подумать и довести все до логического ума, то все таки 14

class Foo:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
 
    def inc(self):
        self.num += 1
        return self
 
    def __add__(self, right):
        return Foo(self.num + right.num)
 
    def __repr__(self):
        return repr(self.num)
 
i = Foo(5)
print(i.inc() + i.inc())

VB

Visual Basic выдаёт 10 тоже:

i = 5
i = ++i + ++i
log.WriteLine("i = " & i)

Powershell

Powershell выдаёт 13:

$i=5
$i=++$i + ++$i
Write-Host $i

Rexx

Rexx выдаёт 10

i=5          
i=++i + ++i    
SAY i

Delphi

В Delphi нельзя присвоить значение результата инкремента, потому что инкремент - не функция, но процедура, посему сия операция будет несовместима по типу, и компилятор откажется собирать программу, ругнувшись [Error] Project2.dpr(18): Incompatible types: 'Integer' and 'procedure, untyped pointer or untyped parameter' Однако, если реализовать инкремент как функцию, чтоб она работала именно так, как надо (изменяя переменную, от которой запускается), выдаст 13

function MyInc(var i: integer): integer;
begin
  inc(i);
  Result:=i;
end;
 
begin
  i:=5;
  i:=MyInc(i)+MyInc(i);
  Writeln(i); Readln
end.

Хм... Я понял, почему 13! Попробуй изменить 5 на 4, получишь 11. Тут дело в том, что после первой функции инкремента, переменной i присваивается значение i+1, т.е. если i будет в начале равна 3, то после первой функции она будет равна четырём, а новое присвоение значений будет выполнено только после выполнения всех функций, в итоге:

function MyInc(var i: integer): integer;
begin
  inc(i);
  Result:=i;
end;
 
begin
  i:=5
  i:=MyInc(i){Теперь i=6}+MyInc(i){А теперь i=7};// i:= 6 + 7;
  Writeln(i); Readln // i= 13;
end;

Pascal

На Паскале выдается 10.

var i:integer;{Обьявляем переменную}
begin {Начало}
i:=5;{Присвоим 5}
i:=++i+++i;{++}
Writeln(i);{Пишем}
End.

Развитие идеи

Утверждается, что есть люди, которым приведённого выражения недостаточно для полной потери церебральной девственности. Такие люди могут захотеть отступить от классики и изучить вопрос последствий выражения

 int i = 0; i += i++ + ++i

 static int i = i++ + ++i;

program increment_ub;
var i : Integer;
begin
        i := 5;
        i := ++i + ++i;
        WriteLn(i);
end.

function inc(i:word):word;
begin
system.inc(i);
inc:=i;
end;

[ + ] Капитан заявляет: «++i + ++i имеет отношение к Башоргу. Так-то!»

[Мета] Аппрув • Бездна • Вордстрим • Задолбали • IT happens • Копипаста • Локальные мемы башорга • На башорг [Аппруверы] DarkRider • Zoi • aalien • Creator • Asuka • jozhig • Биоланте (бывший) [Мемы] ++i + ++i • BB-код • T9 • Админ • Блондинка/CAPSLOCK • Взрывающийся вертолёт • Если трактористы — женщины • Зеленоград • Извините за неровный почерк • Конина блядская • Котомальчик • Криветко • Лопата • Минет • Патчить KDE2 под FreeBSD • Пчёлы против мёда • Рекурсия • Шредер • Урановые ломы • Что будет, если в унитаз поезда на полном ходу бросить лом? • Я кончил и закурил • Ящик пива • Ящитаю [Вордстрим] Влад Чесноков • Вордстримовские войны • Плюсообмен [Бездна] Накипело • Чувак, купивший доллары

[ + ]  Любой программист без словаря поймёт, что такое ++i + ++i

Промышленные  Языки программирования1С • BAT • C# • C++ • JavaScript (AJAX) • Pascal • Perl • PHP • Pure C • Python • ABAP • Ассемблер • Васик • Жаба • Фортран Эзотерические  BrainFuck • Erlang • Forth • Haskell • LISP (My other car) • Prolog • Tcl • TeX Профессии  Быдлокодер • Программист • Тестировщик • Хакер • Хеллоуворлдщик Методы и стили  Reverse Engineering • Анти-паттерн • Выстрелить себе в ногу • Грязный хак • Код (индусский) • Костыль • Метод научного тыка • Помолясь • Свистелки и перделки Прочее  ++i + ++i • Deadline • %s • 640 килобайт • CMS • Dummy mode • ЕГГОГ • Foobar • God is real, unless explicitly declared as integer • GOTO • Ifconfig • KISS • RegExp • SICP • sql.ru • Xyzzy • Дискета • Инжалид дежице • КОИ-8 • Лог • Ман • Рекурсия • СУБД • Тест Тьюринга • Умение разбираться в чужом коде • Фаза Луны • Фатальный недостаток