函数中使用引用时的副作用与未定义行为判定

咱们直接切入核心：你给出的这段代码确实属于未定义行为（UB），而非仅仅结果不确定。下面结合C++23标准的条款，一步步拆解这个问题的争议点。

先再贴一遍你的代码方便对照：

int f(int& i) {   // pass by reference
    return i++;  
}

int main() {
    int v=5;  
    auto r=f(v)+ 2*f(v); 
    cout << r <<endl;  
}

关键标准条款与分析 #

1. 明确副作用的定义
   正如你引用的C++23/[intro.execution]/7：

   修改对象、调用库IO函数，或者调用执行上述操作的函数，都属于副作用——即会改变执行环境状态的操作。

   这里f(v)的调用会通过引用修改v的值（i++操作直接作用于绑定的v），所以每个f(v)调用都带有对v的副作用，这点是没有争议的。

2. 操作数的求值顺序规则
   根据C++23/[intro.execution]/10：

   除非标准特别说明，单个运算符的操作数、单个表达式的子表达式的求值都是**未排序（unsequenced）**的。

   回到你的代码：f(v) + 2*f(v)是一个加法表达式，它的两个操作数分别是左侧的f(v)和右侧的2*f(v)。这两个操作数的求值是完全未排序的——标准没有规定哪一个必须先执行。
   同时，右侧乘法表达式2*f(v)的两个操作数（常量2和f(v)）的求值也是未排序的，这意味着第二个f(v)的调用时机和左侧的f(v)没有任何顺序约束。

3. 未排序副作用触发UB的条件
   同样是[intro.execution]/10的核心规则：

   如果对同一个内存位置的副作用，相对于另一个对该位置的副作用，或者相对于对该位置的值计算，是未排序的，且不属于潜在并发操作，那么行为就是未定义的。

回应争议点：为什么“函数体执行是不确定排序”的说法不成立？ #

首先要区分两个关键概念：

• 不确定排序（indeterminately sequenced）：两个操作必然有先后顺序，但具体谁先谁后未指定（比如函数多个参数的初始化过程就是这种关系）。这种情况下，副作用不会重叠，只会有两种确定的结果，不会触发UB。
• 未排序（unsequenced）：两个操作没有任何顺序约束，语义上允许“逻辑交错”（单线程实际执行不会真的交错，但标准不保证任何顺序）。

你的代码中，两个f(v)的调用是作为未排序的操作数存在的，它们的整个求值过程（包括函数体中修改v的副作用）是完全未排序的——标准没有要求它们必须有先后顺序。这种情况下，两个对v的修改属于未排序的副作用，完全符合UB的判定条件。

简单来说：这段代码的问题不是“结果要么是17要么是16”，而是编译器可以生成任何行为——比如输出随机值、直接崩溃，甚至优化掉整个表达式，这些都在标准允许的范围内。

备注：内容来源于stack exchange，提问作者Christophe