C++中的未定义行为(undefined behavior)

之所以想到这个话题，是前段时间一次讨论中提到的new[]一个简单类型的数组，能否用delete而不是delete[]释放的问题。因为明确说了不是类对象，所以这里可以不考虑数组对象析构时的错误，那么这样做可不可以呢？

    一种声音是：严格遵守C++标准，保持好习惯；另一种声音：不要生搬经典，要自己实践才知道。

    为了弄清这个问题，不得不引入一个词“未定义行为”（undefined behavior）。

    In computer science, undefined behavior is a feature of some programming languages — most famously C. In these languages, to simplify the specification and allow some flexibility in implementation, the specification leaves the results of certain operations specifically undefined.

            ——Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Undefined_behavior)

    对于未定义行为，C++标准没有明确规定编译器们应该怎么做，那么执行的结果就是不可预料的。对于上面那个new[]完用delete释放的问题，编译器会做什么呢？不知道，因为C++标准没规定他做什么。夸张点说，即使是编译出来的程序把硬盘格式化了，也不能说这个编译器是个不符合C++标准的——它依然可能是一个完全符合C++标准的优秀编译器。

    下面就用实际例子来试试吧。
    int main(int argc, char* argv[])
    {
        while (1)
        {
            int* p=new int[1024*1024];
            delete p; //没有用delete[] p;
        }

        return 0;
    }

    上面这段程序在VS下编译，执行了很久，从任务管理器里没发现有什么异常。不过这样就算是没问题了么？

    先换个问题看看，很多C语言启蒙教材里的程序里main()的返回值是void型的：

    void main()
    {
    }

    这样的程序，大家很习惯了，因为在微软的编译器里，这样是完全可以的。不过有没有试过在LINUX下GCC编译器或者更多其他编译器里试过编译一下呢？很多是会报错的！其实，ANSI C明确规定了main()就是返回int的，void main()的用法是错误的。如此来说，在VS下能编译并正常运行的，就一定是正确的么?

    上面只是个不符合标准的例子，而更多问题，则出现在 undefined behavior 上。正是因为C++标准中没有定义它，编译器没有责任说必须怎么做，[不同编译器] 或者 [同一编译器的不同版本] 或者 [同一编辑器同一版本在使用不同编译选项时] 都可能会有不同执行结果。不相信么？那么事实说话，看个程序吧。

    #include <iostream>
    using namespace std;

    int main(int argc, char* argv[])
    {
        int x=0;
        x=(x++)+(++x)+(x++)+(++x);
        cout<<x<<endl;

        return 0;
    }

    VC 6.0下编译，Debug版本输出7，release版本呢？却是10!为什么呢？其他编译器也许会有更多不同答案。

    另一个程序：
    #include <iostream>
    using namespace std;

    int main(int argc, char* argv[])
    {
        int x=1;
        x=(x++ * ++x + x-- * --x);
        cout<<x<<endl;

        return 0;
    }

    VC 6.0下编译Debug版本输出5，VS 2003下Debug版本输出2。

    同时微软的编译器出来的结果都各种各样，就更不用说其他公司更多的编译器了。肯定还有更多答案，不过结果本身没有意义，C++标准没有定义这种行为，对于这种undefined behavior，编译器爱怎么做都行，而我们能做的，是避免这种情况出现。“有实力的C++程序员能以最佳状态避开未定义行为。”

    回到最初new[]与delete配对的问题。C++标准里规定了new/delete要配对、new[]/delete[]要配对，并没有说new[]与delete配对之后会做些什么，也就是一种未定义行为，会发生什么无法知道。即使当前某个编译器编译是正确的，至于以后的某个版本是否仍然正确也无法知道。何况C++中可以对new/delete、new[]/delete[]重新定义，谁能保证做了些什么，会有什么不同呢？

    所以最保险、最规范的做法还是，严格遵守C++标准，坚决避免一切undefined behavior。