C语言面试干货——C语言自增/自减操作的陷阱

Posted 2021-08-31 从善若水

文章目录

• C语言面试干货——C语言自增/自减操作的陷阱
• • 【陷阱1】自增/自减在==表达式求值==中的陷阱
  • 【陷阱2】在==printf==中使用自增/自减的陷阱
  • 【避免】**上面的问题怎么避免？**
  • 自增/自减面试==常问问题==
  • That's All

本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。

C语言面试干货——C语言自增/自减操作的陷阱

【陷阱1】自增/自减在表达式求值中的陷阱

“预测”一下这段code的输出

#include<stdio.h>

int main(void)
{
	int a,b=2;

	a= b*2 + 5*(1+b++);
	
	printf("a=%d b=%d\\n",a,b);
	
	return 0;
}

大家肯定告诉我答案是a=19,b=3;
真的是这样吗？看一下上面这段code在我电脑上的输出

b=3没有疑问，但是为什么a=21？

(你的IDE可能运行的结果是a=19，但这不能说明在其它IDE上也能得到正确的值)

再来看这段code

#include<stdio.h>

int main(void)
{
	int a,b=2;

	a = b++ +b++;
	
	printf("a=%d b=%d\\n",a,b);
	
	return 0;
}

大家肯定又告诉我答案是a=5,b=4;
真的是这样吗？看一下上面这段code在我电脑上的输出

其实上面两段Demo的结果在C语言中都是未定义的，原因在于C编译器的设计。
C编译器在设计时为了提升效率，会自行选择先对表达式中的哪个子表达式求值。

例如在第一个Demo中的表达式 “a= b×2 + 5×(1+b++)”，编译器可能先对 “5×(1+b++)”进行求值，求值后b变成了3，然后再对“b×2”求值等于6，最后a=6+15=21；也有可能按照从左到右的顺序计算“a= b×2 + 5×(1+b++)”，这样得到的结果就是a=4+15=19

再看第二个Demo中的“a = b++ +b++”，我们自然会认为先计算左边的“b++”，再计算右边的“b++”，最后求和a=2+3=5；但是取决于编译器的设计，也可以先使用b的旧值2进行加法操作，然后对b自加两次，最后结果a=4

所以上面表达式的结果都是未定义的，取决于你使用的编译器，如果有面试官问你这样的题直接告诉他结果未定义

【陷阱2】在printf中使用自增/自减的陷阱

看下面这段code，告诉我结果是多少？

#include<stdio.h>

int main(void)
{
	int a=5;
	
	printf("a=%d a*a=%d\\n",a,a*a++);
	
	return 0;
}

同学们自信的告诉我答案是 a=5，a×a=25;
来看一下我电脑的输出：

原理同上，编译器可以自行选择先对函数中的哪个参数求值

在这个例子中，编译器先计算右边的参数，并且在计算右边的参数时按照从右到左求值，先计算“a++”，再计算“a×a”（此时a×a中第一个a=6，第二个a=5），最后计算左边的参数a=6

其实在其它编译器下还有可能有其它的结果出现，这里不在赘述这些可能的值了（e.g. a=5 a×a=30）

【避免】上面的问题怎么避免？

• 如果一个变量出现在一个函数的多个参数中，不要对该变量使用递增或递减运算符；
• 如果一个变量多次出现在一个表达式中，不要对该变量使用递增或递减运算符。

自增/自减面试常问问题

问题1 :

#include<stdio.h>

int main(void)
{
	int a,b=5;
	
	a=b+++3;
	printf("a=%d b=%d\\n",a,b);
	
	return 0;
}

答案是： a=8 b=6
这里考察的是c语言编译器的“maximal munch strategy”特性，类似算法中的贪婪算法，编译器会将“a=b+++3;”识别为“a=b++ +3;”

问题2：

#include<stdio.h>

int main(void)
{
	int a,b=5,c=6;
	
	//a=b+++++c;  //case 1:编译error 
	//a=b++ +++c; //case 2:编译error 
	//a=b+++ ++c; //case 3:编译success 
	a=b++ + ++c;//case 4:编译uccess 
	printf("a=%d b=%d c=%d\\n",a,b,c);
	
	return 0;
}

答案是：a=12 b=6 c=7
我们要解释的是为什么case1和case2编译失败。

解释上面的问题，这几个问题必须先强调：

• 我们要肯定C语言中空格的重要性，它不是可有可无的；
• 然后我们要知道对一个右值和不可变左值进行自增操作在C语言中是不允许的。

我们上面提到了c语言编译器的“maximal munch strategy”特性，在这个特性下：

• case1中的“a=b+++++c;”被解析为“a=b++++ +c;”，但我们知道“b++”返回的值是一个右值不能使用自增操作，所以编译error；
• case2中的“a=b++ +++c;”被解析为“a=b++++ +c;”，所以编译error（如果你不相信可以将“a=b++ +++c;”改为“a=b++ +(++c);”即可编译通过），有同学疑问case3为什么编译通过了，这就是我们强调的空格的重要性“++”表示自增，而“+ +”就是两个加号。

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