# Точка следования

Точка следования \(англ\. Sequence point\) — в программировании любая точка программы, в которой гарантируется, что все побочные эффекты предыдущих вычислений уже проявились, а побочные эффекты последующих еще отсутствуют\.

Их часто упоминают, говоря о языках Си и Си\+\+, поскольку в этих языках особенно просто записать выражение, значение которого может зависеть от неопределённого порядка проявления побочных эффектов\. Добавление одной или нескольких точек следования задает порядок более жестко и является одним из методов достижения устойчивого \(т\.е\. корректного\) результата\.

Точки следования необходимы в ситуации, когда одна и та же переменная изменяется в выражении более одного раза\. Часто в качестве примера приводят выражение i\=i\+\+, в котором происходит присваивание переменной i и её же инкремент\. Какое значение примет i? Стандарт языка должен либо указать одно из возможных поведений программы как единственно допустимое, либо указать диапазон допустимых поведений, либо указать, что поведение программы в данном случае совершенно не определено\. В языках Си и Си\+\+ вычисление выражения i\=i\+\+ приводит к [неопределённому поведению](https://pvs-studio.ru/ru/blog/terms/0066/), поскольку это выражение не содержит внутри себя ни одной точки следования\.

В Cи и Си\+\+ определены следующие точки следования:

1. Между вычислением левого и правого операндов в операторах && \(логическом И\), \|\| \(логическом ИЛИ\) и операторах\-запятых\. Например, в выражении \*p\+\+ \!\= 0 && \*q\+\+ \!\= 0 все побочные эффекты левого операнда \*p\+\+ \!\= 0 проявятся до начала каких либо действий в правом\.
1. Между вычислением первого, второго или третьего операндов в операторе условия\. В строке a \= \(\*p\+\+\) ? \(\*p\+\+\) : 0 точка находится после первого операнда \*p\+\+\. При вычислении второго выражения, переменная p уже увеличена на 1\.
1. В конце всего выражения\. Эта категория включает в себя инструкции\-выражения \(a\=b;\), выражения в инструкциях return, управляющие выражения в круглых скобках инструкций ветвления if или switch и циклов while или do\-while и все три выражения в круглых скобках цикла for\.
1. Перед входом в вызываемую функцию\. Порядок, в котором вычисляются аргументы, не определен, но эта точка следования гарантирует, что все ее побочные эффекты проявятся на момент входа в функцию\. В выражении f\(i\+\+\) \+ g\(j\+\+\) \+ h\(k\+\+\) каждая из трёх переменных: i, j и k, принимает новое значение перед входом в f, g и h соответственно\. Однако, порядок вызова функций f\(\), g\(\), h\(\) не определён, следовательно, не определён и порядок инкремента i, j, k\. Значения j и k в теле функции f оказываются неопределенными\. Следует заметить, вызов функции нескольких аргументов f\(a,b,c\) не является случаем применения оператора\-запятой и не определяет порядок вычисления значений аргументов\.
1. При возврате из функции, на момент когда возвращаемое значение будет скопировано в вызывающий контекст\. \(Явно описана только в стандарте С\+\+, в отличие от С\.\)
1. В объявлении с инициализацией на момент завершения вычисления инициализирующего значения, например, на момент завершения вычисления \(1\+i\+\+\) в int a \= \(1\+i\+\+\);\.
1. В Си\+\+ перегруженные операторы выступают в роли функций, поэтому точкой следования является вызов перегруженного оператора\.

Рассмотрим теперь несколько примеров, приводящих к неопределенному поведению:

```cpp
int i, j;
...
X[i]=++i;
X[i++] = i;
j = i + X[++i];
i = 6 + i++ + 2000;
j = i++ + ++i;
i = ++i + ++i;
```

Во всех этих случаях невозможно предсказать результат вычислений\. Конечно, эти примеры искусственны и опасность в них видна сразу\. Рассмотрим фрагмент кода, найденный анализатором [PVS\-Studio](https://pvs-studio.ru/ru/pvs-studio/) в реальном приложении:

```cpp
while (!(m_pBitArray[m_nCurrentBitIndex >> 5] &
         Powers_of_Two_Reversed[m_nCurrentBitIndex++ & 31]))
{}
return (m_nCurrentBitIndex - BitInitial - 1);
```

Компилятор может вычислить вначале как левый, так и правый аргумент оператора '&'\. Это значит, что переменная m\_nCurrentBitIndex может быть уже увеличена на единицу при вычислении "m\_pBitArray\[m\_nCurrentBitIndex \>\> 5\]"\. А может быть ещё не увеличена\.

Этот код может долго и исправно работать\. Однако следует учитывать, что гарантированно корректно он будет себя вести только при сборке определенной версией компилятора с неизменным набором параметров компиляции\. Корректный вариант кода:

```cpp
while (!(m_pBitArray[m_nCurrentBitIndex >> 5] &
         Powers_of_Two_Reversed[m_nCurrentBitIndex & 31]))
{ ++m_nCurrentBitIndex; }
return (m_nCurrentBitIndex - BitInitial);
```

Этот код более не содержит неоднозначностей\. Заодно исчезла магическая константа "\-1"\.

Программисты часто считают, что неопределенное поведение может возникать только при использовании постинкремента, в то время как преинкремент безопасен\. Это не так\. Рассмотрим пример общения на эту тему\.

Вопрос:

Скачал ознакомительную версию PVS\-Studio, прогнал свой проект и получил такое предупреждение: V567 Undefined behavior\. The 'i\_acc' variable is modified while being used twice between sequence points\.

Код

```cpp
i_acc = (++i_acc) % N_acc;
```

Как мне кажется, здесь нет undefined behavior, так как переменная i\_acc не участвует в выражении дважды\.  

Ответ:

Неопределенное поведение здесь есть\. Другое дело, что вероятность проявления ошибки весьма мала\. Оператор '\=' не является точкой следования\. Это значит, что вначале компилятор может поместить значение переменной i\_acc в регистр\. Затем увеличить значение в регистре\. После чего вычислить выражение и записать результат в переменную i\_acc\. После чего вновь записать в эту переменную регистр с увеличенным значением\. В результате мы получим код вида:

```cpp
REG = i_acc;
REG++;
i_acc = (REG) % N_acc;
i_acc = REG;
```

Компилятор имеет на это полное право\. Конечно, на практике, скорее всего он сразу увеличит значение переменной, и тогда всё будет работать так, как ожидает программист\. Но полагаться на это нельзя\.

## Дополнительные ресурсы

1. Википедия\. [Неопределённое поведение\.](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%91%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5) 
1. Терминология\. [Неопределённое поведение](https://pvs-studio.ru/ru/blog/terms/0066/)\.
1. Википедия\. [Точка следования\.](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B0_%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F) 
1. Елена Сагалаева\. Точки следования \(sequence points\)\. [http://alenacpp\.blogspot\.ru/2005/11/sequence\-points\.html](http://alenacpp.blogspot.com/2005/11/sequence-points.html)
1. Klaus Kreft & Angelika Langer\. Sequence Points and Expression Evaluation in C\+\+\. [http://www\.angelikalanger\.com/Articles/VSJ/SequencePoints/SequencePoints\.html](http://www.angelikalanger.com/Articles/VSJ/SequencePoints/SequencePoints.html)
1. Дискуссия на сайте bytes\.com\. Sequence points\. [http://bytes\.com/topic/c/answers/212093\-sequence\-points](http://bytes.com/topic/c/answers/212093-sequence-points)