面试题：C++宏定义中的副作用与上下文敏感性

Question

考虑如下宏定义`#define INC(x) ++x`。如果在代码中有`int a = 5; int b = INC(a) + INC(a);`，请分析可能出现的问题以及不同编译器下可能的结果。如何修改宏定义以使其行为更可预测？

Answer 1

可能出现的问题及不同编译器结果

1. 问题：宏INC(x)在表达式INC(a) + INC(a)中会导致未定义行为。因为宏只是简单的文本替换，替换后为int b = ++a + ++a;，在同一表达式中多次对a进行自增操作，且自增操作与取值操作顺序不明确，这属于未定义行为。
2. 不同编译器结果：
   • 某些编译器：可能会按照从左到右的顺序计算，先执行第一个++a，a变为6，再执行第二个++a，a变为7，最后b = 7 + 7 = 14。
   • 另一些编译器：可能会以不同顺序计算，例如先计算第二个++a，a变为6，再计算第一个++a，a变为7，最后b = 7 + 7 = 14 。但也有可能编译器会进行优化，采用其他计算顺序，得到不同的结果。

修改宏定义使其行为更可预测

1. 方法一：使用函数替代宏

   int inc(int x) {
       return ++x;
   }
   

   然后在代码中使用int b = inc(a)+inc(a);，这样通过函数调用，每次调用inc函数时，参数求值和函数执行顺序明确，不会出现未定义行为。

2. 方法二：如果仍然希望使用宏，可以通过引入临时变量来明确计算顺序

   #define INC(x) ({ int temp = x; ++temp; temp; })
   

   这里使用了GCC扩展语法（({...})），先将x的值赋给临时变量temp，对temp自增并返回temp的值。这样在int b = INC(a) + INC(a);中，每个INC(a)都有明确的计算顺序，避免了未定义行为。

   注意，如果不使用GCC扩展语法，也可以通过更为复杂的宏定义来实现类似功能，但这种方法相对简洁。