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从一道IBM的笔试题看编码规范

来源:过来人求职网 发布日期:2012-11-30 点击:890次   [收藏]
   从一道IBM的笔试题看编码规范

char* fun1() { cout<<"a"; return "1"; }

char* fun2() { cout<<"b"; return "1"; }

char* fun3() { cout<<"c"; return "1"; }

int main(int argc, char* argv[])

{

        cout<<"m"<<fun1()<<fun2()<<fun3()<<endl;

        return 0;

}

屏幕输出是多少?

cbam111

为什么不是abcm111呢?或者是ma1b1c1呢?

其实问题的实质上述同一个语句中多个表达式的执行顺序问题。对于<<其实**一般**是从右往左处理的,但实际上并没有规定顺序

cout<<fun1<<fun2<<fun3


operator<<(operator<<(operator<<(cout,fun1),fun2),fun3)

有点递归的感觉,第一个〈〈需要后面的结果,最后就相当于从后面开始算起

于是碰到fun()必然先输出字符,然后返回1,于是就变成了

cout<<"m"<<fun1()<<fun2()<<1;

继续往左走,直到 cout<<"m"<<1<<1<<1 ;的时候已经输出了cba,之后就是按顺序输出了m111, 所以看到的结果就是 cbam111

但是问题就在这里:这是个<<表达式。<<本来是位运算,但是这里cout却是来利用运算的“副作用”。所谓副作用,就是计算一个表达式的时候,除了得到它的值以外,对环境产生的影响都是副作用。

比如:

int a=1,b=2,c=3,d;

d=a<<b:

这一步,a<<b计算出1左移2位得到的结果。结果是4。也就是说,赋值表达式结束后,d的值变成4,其它地方都没有改变。这就是说这个<<运算没有副作用。

但是,cout<<"a"就不一样了。这个表达式的值我们根本就不关心。我们只关心,这个表达式“计算”完以后,"a"被输出到屏幕上了。这里“a被输出到屏幕上”就是副作用。

再看这个例子:

int foo(int a, int b) { return a+b; }

int bar(int a, int b) { return a-b; }

int a=1,b=2,c=3,d;

d=foo(a,b)+bar(b,d);

这里,foo()和bar()都没有副作用。因此,这个表达式,不论是先计算foo(a,b)的值,还是先计算bar(b,c)的值,都不会影响计算的结果。

但是,如果是这个例子:

int foo(int* a) { (*a)++; return *a;} 

int bar(int* a) { (*a)--; return *a;}

int a=5,b;

b=foo(&a)+bar(&a);

这个表达式,foo()和bar()都有副作用,所以,先计算foo(&a)还是先计算bar(&a),将直接影响到b的值。

假如先计算foo,再计算bar。

首先,a=5

计算foo(&a),a变成6,foo(&a)的值是6

计算bar(&a),a变成5,bar(&a)的值是5

这样,b=6+5=11

假如先计算bar,再计算foo。

首先,a=5

计算bar(&a),a变成4,foo(&a)的值是4

计算foo(&a),a变成5,bar(&a)的值是5

这样,b=5+4=9

这就造成了计算结果不一致。

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那。。。怎么办

一般来说,编c/c++程序有一个纪律:一个语句中不要有两个表达式有副作用。

典型的这类行为包括:b=(a++)+(a++)+(a++);

这是典型的违反这条纪律的行为。每个a++都有副作用(改变a的值)。整个表达式的值跟求值顺序直接相连。

还有就是

char* fun() { cout<<"q"; return ""; }

cout<<"m"<<fun()<<fun()<<fun()<<endl;

每个fun()都有副作用(向屏幕上显示字符)。因此效果直接与求值顺序相关。(而整个表达式的值我们根本就不关心)。

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在c/c++中,求值顺序是怎么样的?不知道。

C/C++的规范中,求值顺序是不规定的。这是为了给编译器以优化的空间。

比如:b=(a+2)+(a+2);,那么如果只计算一次a+2的值,而不是两次,那么计算量会大大降低。

因此,不要在C语言里面做这种事情:

char* fun() { cout<<"q"; return ""; }

cout<<"m"<<fun()<<fun()<<fun()<<endl;

要这样:

char* fun() { return "q"; }

cout<<"m"<<fun()<<fun()<<fun()<<endl; // 输出的一定是 "mqqq/n"

这样更好:

string fun() { return string("q"); }

cout<<"m"<<fun()<<fun()<<fun()<<endl; // 输出的一定是 "mqqq/n"

这样就更好了:

string f="q"; // 隐式转换

cout<<"m"<<fun()<<fun()<<fun()<<endl; // 输出的一定是 "mqqq/n"

由上面的一系列分析可知,当一个语句含有多个具备副作用的表达式时,程序执行的效果有时会依赖于各个表达式的执行顺序,而这种顺序有时候又是和编译器有一定的关系,尤其是优化后可能带来问题,因此良好的编程规范应该避免在同一个语句中对某个元素多次操作。

在实际的项目开发过程中,由于不同处理器平台编译器的差异,就出现过一样的代码在PPC侧的异常,如:

i = i++%10;

目的其实很简单,就是i递增,周期为10

期望的执行过程是

i = i%10;

i++;此时的i是上一步求余后的i,对其加1

可以从汇编代码证实:

1039:    int i = 10;

004012D3  mov        dword ptr [ebp-4],0Ah

1040:    i = i++%10;

004012DA  mov        eax,dword ptr [ebp-4]

004012DD  cdq

004012DE  mov        ecx,0Ah

004012E3  idiv        eax,ecx

004012E5  mov        dword ptr [ebp-4],edx

004012E8  mov        edx,dword ptr [ebp-4] ;重取i的值

004012EB  add        edx,1

004012EE  mov        dword ptr [ebp-4],edx

但是在PPC上,由于编译优化的影响,实际执行如下:

Register A = i; 将i的值先放到寄存器中

i = A %10;求余后回写道i中

A++;此处是对保存在寄存器中最初的i值进行自加运算,覆盖了上一步的求余运算

因此总体的执行效果就是i++,而并没有进行任何求余运算,问题就在于i = i++%10;语句中对同一个变量i有多次操作,不同编译器优化解释执行的顺序就可能不一样。如果我们明确将其分拆成

i = i%10;

i++;

那么无论是PC还是PPC平台,结果都是一样的

最终一个结论就是,不要在同一个语句中对一个资源多次操作,如果有多个表达式,则最终的执行结果应该不依赖于表达式的求值顺序。良好的编码规范可以有效的避免这些潜在的问题。