文章目录
- 8.13 副作用(Side effects)
- Rule 13.1 初始化程序列表不得包含持久性副作用
- Rule 13.2 在所有合法的评估命令下，表达式的值应与其持续的副作用相同
- Rule 13.3 包含自增(++)或自减(--)运算符的完整表达式，除由自增或自减运算符引起的副作用外，不应有其他潜在的副作用
- Rule 13.4 不得使用赋值运算符的结果
- Rule 13.5 逻辑与(&&)和逻辑或(||)的右操作数不得含有持久性副作用
- Rule 13.6 sizeof 运算符的操作数不得包含任何可能产生副作用的表达式
8.13 副作用(Side effects)
Rule 13.1 初始化程序列表不得包含持久性副作用
等级：必要
分析：不可判定，系统范围
适用：C99
原理：C90标准将聚合类型的自动对象的初始化程序有约束，使其仅包含常量表达式。但是，C99允许自动聚合初始化器包含在运行时求值的表达式。它还允许作为匿名初始化对象的复合字面量。在初始化程序列表中的表达式求值过程中，副作用的发生顺序是不确定的，因此，如果这些副作用持续存在，则初始化行为是不可预测的
示例：
volatile uint16_t v1;
void f ( void )
{/* 违规 - 易失性访问是持久的副作用 */uint16_t a[ 2 ] = { v1, 0 };
}
void g ( uint16_t x, uint16_t y )
{/* 合规 - 无副作用 */uint16_t a[ 2 ] = { x + y, x - y };
}
uint16_t x = 0u;
extern void p ( uint16_t a[ 2 ] );
void h ( void )
{/* 违规 - 两个副作用 */p ( ( uint16_t[ 2 ] ) { x++, x++ } );
}
解读：全局变量不能作为初始化赋值，可能导致意外的初始化。该规则有必要检查
Rule 13.2 在所有合法的评估命令下，表达式的值应与其持续的副作用相同
等级：必要
分析：不可判定，系统范围
适用：C90，C99
展开：在任何两个相邻序列点之间或在任何完整表达式内：
1.不得修改任何对象超过一次；
2. 不得修改和读取对象，除非对对象值的任何此类读取对计算要存储到对象中的值有帮助；
3. 最多只能有一个易失性(volatile)限定类型的修改访问权限；
4. 易失性(volatile)限定类型的读取访问不得超过一个。
注意:可以通过指针或被调用的函数间接访问对象，也可以通过表达式直接访问对象。
注意:此展开有意描述的比规则的标题严格。作为其结果，表达式：
x = x = 0;
即使值和持久副作用(只要x不是易失性的)与求值顺序或副作用无关，也不允许使用此规则。
序列点在C90和C99标准的附录C中进行了总结。C90序列点是C99序列点的一个子集。
完整表达式的定义见C90标准第6.6节和C99标准第6.8节。
原理:该标准在评估表达式时为编译器提供了相当大的灵活性。 大多数运算符可以按任何顺序对其操作数求值。 主要的例外是：
•逻辑与&&仅当第一个操作数的计算结果为非零时才计算第二个操作数;
•逻辑或:只有当第一个操作数的值为零时，第二个操作数才会被求值;
•条件操作符:总是先求第一个操作数，然后再求第二个或第三个操作数;
•先对第一个操作数求值，再对第二个操作数求值的操作符。
注意:括号的存在可能会改变操作符的应用顺序。然而，这并不影响最低层操作数的求值顺序，它们可以按任何顺序求值。
许多与表达式求值相关的不可预测行为的常见实例可以通过遵循规则13.3和规则13.4给出的建议来避免。
示例：
此违规示例中，调用 COPY_ELEMENT 宏时，i 被读取两次并被修改两次。 无法确定 i 的操作顺序是否为：
•读取、修改、读取、修改或
•读取，读取，修改，修改。
#define COPY_ELEMENT ( index ) ( a[( index )] = b[( index )] )
COPY_ELEMENT ( i++ );
此违规示例中，未指定 v1 和 v2 的读取顺序。
extern volatile uint16_t v1, v2;
uint16_t t; t = v1 + v2;
此合规示例中，将读取并修改 PORT。
extern volatile uint8_t PORT; PORT = PORT & 0x80u;
此违规示例中展示的，未指定函数参数的评估顺序，副作用的发生顺序也无法确定。
uint16_t i = 0; /*
* 无法确定此次调用是否等效于:
* f(0, 0)
* 或 f(0, 1)
*/
f(i++, i);
函数指示符和函数实参的相对求值顺序是未指定的，在这个不兼容的示例中，如果调用g修改了p的值，则不确定函数指示符p->f是在调用g之前还是之后使用p的值。
p->f(g(&p));
解读：表达式的计算或者调用应该清楚表明，上述违规项不仅不便于阅读，而且很容易出错。该规则需要被执行。
Rule 13.3 包含自增(++)或自减(–)运算符的完整表达式，除由自增或自减运算符引起的副作用外，不应有其他潜在的副作用
等级：建议
分析：可判定，单一编译单元
适用：C90，C99
展开： 函数调用在本规则被认为是一种副作用。(具体见下面示例描述)
为了本规则的目的，完整表达式的所有子表达式都被视为已求值，即使标准指定不求值。
原理:
不建议将自增和自减操作符与其他操作符结合使用，因为:
•它会严重损害代码的可读性;
•它在语句中引入了额外的副作用，可能导致未定义的行为
(见规则13.2)。
将这些操作与其他操作符隔离使用会更清楚。
示例：
下面的表达式违规：
u8a = u8b++
下面的违规表达式：
u8a = ++u8b + u8c--;
按下述顺序编写时，其行为会更清晰：
++u8b;
u8a = u8b + u8c;
u8c--;
以下均为合规示例，因为每个表达式中唯一的副作用是由自增或自减运算符引起的。
x++;
a[i]++;
b.x++;
c->x++;
++(*p);
*p++;
(*p)++;
以下示例均违规，因为它们同时包含函数调用以及自增或自减运算符：
if ( ( f ( ) + --u8a ) == 0u )
{
}
g ( u8b++ );
即使不计算包含自增或自减操作符或其他副作用的子表达式，以下代码也都是违规的:
u8a = (1u == 1u) ? 0u : u8b++; if (u8a++ == ((1u == 1u) ? 0u : f()))
{
}
解读：自增或者自减运算不应该与其他表达式一起使用，可能导致意外的行为。该规则应被检查
Rule 13.4 不得使用赋值运算符的结果
等级：建议
分析：可判定，单一编译单元
适用：C90，C99
展开：即使包含赋值运算符的表达式不被评估，此规则也适用
原理 ：我们不建议将赋值运算符(简单或复合)与其他算术运算符结合使用，因为：
•它会严重损害代码的可读性;
•它引入了额外的副作用，这是在规则13.2所涵盖的未定义的行为中引入的。
示例：
x = y; /* 合规 */
a[ x ] = a[ x = y ]; /* 违规 - x = y 的值被使用 */
/*
* 违规 - bool_var = false 的结果被使用
* 可能 bool_var == false 才是本意*/
if ( bool_var = false )
{
}
/* 违规 - 即使 bool_var = true 不会被评估 */
if ( ( 0u == 0u ) || ( bool_var = true ) )
{
}
/* 违规 - x = f() 的结果被使用 */
if ( ( x = f ( ) ) != 0 )
{
}
/* 违规 - b += c 的结果被使用 */
a[ b += c ] = a[ b ];
/* 违规 - c = 0 和 b = c = 0 的结果被使用 */
a = b = c = 0;
解读：赋值运算的结果不应该直接被其他地方使用，一方面不符合习惯，另一方面代码不好理解。这种操作一般都是代码写错导致的。是需要被检查的。
Rule 13.5 逻辑与(&&)和逻辑或(||)的右操作数不得含有持久性副作用
等级：必要
分析：不可判定，系统范围
适用：C90，C99
原理：逻辑运算符“&&”和“||”的右侧操作数是否求值取决于左侧操作数的值。如果右侧操作数包含副作用，则可能会发生与程序员期望相反的那些副作用
如果对右操作数求值会产生副作用，而这些副作用在程序中出现表达式的地方并不持久，那么是否对右操作数求值并不重要。
“持续性副作用”一词的定义见附录J。
示例：
uint16_t f ( uint16_t y )
{/* 这些副作用仅调用者可见, 所以他们不持久 */uint16_t temp = y;tem p = y + 0x8080U;return temp;
}
uint16_t h ( uint16_t y )
{static uint16_t temp = 0;/* 此为持久副作用 */temp = y + temp;return temp;
}
void g ( void )
{/* 合规 - f() 具有非持久副作用 */if ( ishigh && ( a == f ( x ) ) ){}/* 违规 - h() 具有持久副作用 */if ( ishigh && ( a == h ( x ) ) ){}
}
volatile uint16_t v;uint16_t x;
/* 违规 - 对易失性(volatile)对象 v 的访问属于持久副作用 */
if ( ( x == 0u ) || ( v == 1u ) )
{
}
/* 如果fp指向的是具有持久副作用的函数, 此处就是违规的 */
( fp != NULL ) && ( *fp ) ( 0 );
解读：&&或||运算的右操作数不能具有持久副作用，一般都不会违反规则。需要进行检查。
Rule 13.6 sizeof 运算符的操作数不得包含任何可能产生副作用的表达式
等级：强制
分析：可判定，单一编译单元
适用：C90，C99
展开：sizeof 运算符的操作数中出现的任何表达式通常都不会被求值。此规则要求对任何此类表达式的评估都不应包含副作用，无论是否实际对其进行评估。
在此规则中，函数调用被认为是副作用。
原理：sizeof 运算符的操作数可以是表达式，也可以某个指定的类型。如果操作数包含一个表达式，则有可能发生了编程错误：当在大多数情况下实际上不对表达式进行求值时，程序员期望该表达式被求值。
C90 标准指出，在运行时不会评估出现在操作数中的表达式。
C99 标准中，通常不在运行时评估在操作数中出现的表达式。但是，如果操作数包含长度可变的数组类型，则将在必要时对数组大小表达式进行求值。如果可以在不评估数组大小表达式的情况下确定结果，则不确定是否评估结果。
例外
在 sizeof(V)表达式中，若 V 是“volatile”修饰的非变长数组类型的左值，这种情况是被认可的。
示例 :
volatile int32_t i;int32_t j;size_t s;
s = sizeof ( j ); /* 合规 */
s = sizeof ( j++ ); /* 违规,使用表达式 */
s = sizeof ( i ); /* 合规 - 例外 */
s = sizeof ( int32_t ); /* Compliant */
在此示例中，最终的 sizeof 表达式说明了可变长度数组size 表达式如何对类型的大小没有影响。操作数的类型为“指向形参为 int32_t 型长度为 v 的数组的函数的 n 个指针的数组”。由于操作数具有可变长度数组类型，因此将对其求值。但是，n个函数指针的数组大小不受那些函数指针类型的参数列表的影响。因此，是否会评估易失性的合格对象(volatile-qualified object)v 并不确定，并且是否出现其副作用也不确定
volatile uint32_t v; void f(int32_t n)
{ size_t s;
s = sizeof(int32_t[n]); /* 合规 */
s = sizeof(int32_t[n++]); /* 违规 */
s = sizeof(void (*[n])(int32_t a[v])); /* 违规 */
}
解读：sizeof用来求字节长度，一般不会使用表达式。如果使用的话，需要进行评审。该规则需要进行检查