语句arr[i++] += x;是否存在未定义行为？对比编译器告警差异

结论 #

arr[i++] += x;不存在未定义行为，而arr[i++] = arr[i++] + x;确实属于未定义行为，二者的差异核心在于C标准对表达式求值顺序和序列点的规定。

具体分析 #

复合赋值+=的合法性 #

C标准对复合赋值运算符（如+=）有明确规则：

• 左操作数arr[i++]只会被求值一次：这里的i++后缀自增，求值结果是i的当前值（用来定位数组元素），而i自增的副作用会在该表达式的序列点前完成。
• 尽管左、右操作数的求值顺序未指定，但由于左操作数仅求值一次，i只会被修改一次，不存在对同一变量的多次无序列修改，完全符合标准要求。

普通赋值语句的问题 #

而arr[i++] = arr[i++] + x;的问题在于：

• 表达式中包含两次独立的i++操作，分别位于赋值运算符的左右两侧。
• C标准规定，赋值运算符的左右操作数求值顺序是未指定的，且两次i++的副作用（修改i的值）之间没有序列点。这意味着编译器可以任意选择先执行左边或右边的i++，甚至交错执行，导致i的最终值和数组访问的索引完全不可预测，这正是标准定义的未定义行为。

编译器表现的合理性 #

代码与假设条件 #

arr[i++] += x;       //   [1]

// arr 是整数类型数组，x 是整数类型变量
// 假设条件：
// 1. i 的值是数组 arr 的有效索引，且 i 的前缀/后缀自增/自减结果也是 arr 的有效索引。
// 2. 数组元素和变量 x 的值不会导致加法运算溢出。

编译器警告对比 #

gcc和clang编译器对语句[1]未发出任何警告，但将[1]替换为以下语句时：

arr[i++] = arr[i++] + x;     //  [2]

两款编译器均会发出明显警告：
gcc编译器警告：

警告：对‘i’的操作可能未定义 [-Wsequence-point]
  arr[i++] = arr[i++] + x;

clang编译器警告：

警告：对'i'存在多次无序列修改 [-Wunsequenced]
        arr[i++] = arr[i++] + x;

• 对于合法的arr[i++] += x;，编译器不会发出警告，因为能识别这是符合标准的表达式。
• 对于存在未定义行为的arr[i++] = arr[i++] + x;，编译器会明确警告，指出对i的多次无序列修改问题，帮助开发者规避风险。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者H.S.