输入a=2时C++幂运算程序输出全为16，求技术原因

我写了一段简单的C++程序，用来输出输入数字的2次、3次和4次幂：

int a = 0;

cin >> a;

int a2 = a * a;

cout << "\n" << a2 << "\n" << (a2 *= a) << "\n" << (a2 *= a) << "\n";

return 0;

当输入a=2时，程序的输出结果是：

16
16
16

有人能解释这个现象吗？

这问题出在C++中cout的<<操作符的表达式求值顺序是未定义行为上。

你写的这条输出语句：

cout << "\n" << a2 << "\n" << (a2 *= a) << "\n" << (a2 *= a) << "\n";

C++标准并没有规定这些<<操作数的求值顺序——编译器可以选择从左到右、从右到左，或者其他任意顺序来计算每个操作数的值。

在你的情况里，编译器是先从右往左计算所有操作数：

1. 最右边的(a2 *= a)：此时a2初始是4（2*2），乘2后变成8；
2. 接着是中间的(a2 *= a)：a2现在是8，再乘2变成16；
3. 最后才计算最左边的a2，此时a2已经是16了。

所以三个输出的都是最终修改后的a2值16，这就导致了看起来不符合预期的结果。

怎么修复？ #

要避免这种未定义行为，别在同一条输出语句里既修改变量又读取它。分开写或者提前计算好各个幂值就行：

方法一：提前计算所有值

int a = 0;
cin >> a;
int a2 = a * a;
int a3 = a2 * a;
int a4 = a3 * a;
cout << "\n" << a2 << "\n" << a3 << "\n" << a4 << "\n";
return 0;

方法二：拆分输出语句

int a = 0;
cin >> a;
int a2 = a * a;
cout << "\n" << a2 << "\n";
a2 *= a;
cout << a2 << "\n";
a2 *= a;
cout << a2 << "\n";
return 0;

这样无论编译器怎么处理求值顺序，结果都是正确的：输入2时会输出4、8、16。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ali Kamel Ali