c++ - std::cout operator<< 的奇怪行为

Question

我今天遇到了一些奇怪的事情，我想知道这里是否有人可以解释发生了什么......

这是一个示例:

#include <iostream>
#include <cassert>
using namespace std;

#define REQUIRE_STRING(s)           assert(s != 0)
#define REQUIRE_STRING_LEN(s, n)    assert(s != 0 || n == 0)

class String {
public:
        String(const char *str, size_t len) : __data(__construct(str, len)), __len(len) {}
        ~String() { __destroy(__data); }

        const char *toString() const {
            return const_cast<const char *>(__data);
        }

        String &toUpper() {
            REQUIRE_STRING_LEN(__data, __len);
            char *it = __data;
            while(it < __data + __len) {
                if(*it >= 'a' && *it <= 'z')
                    *it -= 32;
                ++it;
            }
            return *this;
        }

        String &toLower() {
            REQUIRE_STRING_LEN(__data, __len);
            char *it = __data;
            while(it < __data + __len) {
                if(*it >= 'A' && *it <= 'Z')
                    *it += 32;
                ++it;
            }
            return *this;
        }

private:
        char *__data;
        size_t __len;

protected:
        static char *__construct(const char *str, size_t len) {
            REQUIRE_STRING_LEN(str, len);
            char *data = new char[len];
            std::copy(str, str + len, data);
            return data;
        }

        static void __destroy(char *data) {
            REQUIRE_STRING(data);
            delete[] data;
        }
};

int main() {
    String s("Hello world!", __builtin_strlen("Hello world!"));

    cout << s.toLower().toString() << endl;
    cout << s.toUpper().toString() << endl;

    cout << s.toLower().toString() << endl << s.toUpper().toString() << endl;

    return 0;
}

现在，我原以为输出是:

hello world!
HELLO WORLD!
hello world!
HELLO WORLD!

但我却得到了这个:

hello world!
HELLO WORLD!
hello world!
hello world!

我真的不明白为什么第二个 toUpper 没有任何效果。

Answer 1

这都是因为你的代码

cout << s.toLower().toString() << endl << s.toUpper().toString() << endl;

以及toLower 和toUpper 是如何实现的。以下代码应按预期工作

cout << s.toLower().toString() << endl;
cout << s.toUpper().toString() << endl;

问题是 toLower 和 toUpper 不创建新对象而是修改现有对象。当您在同一 block 中调用多个修改方法并将该对象作为参数传递到某处时，行为是未定义的。

编辑:这类似于流行的问题，结果会是什么

int i = 5;
i += ++i + i++;

这里的正确答案是一样的:未定义。您可以在 C++ 中搜索“序列点”以获得更深入的解释。