std::cout &operator<< 的奇怪行为

Question

我今天遇到了一些奇怪的事情，我想知道这里的任何人是否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，我预计输出是：

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

但我得到的是：

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

我真的无法理解为什么第二个 toUpper 没有任何效果。

Answer 1

这都是因为您的代码

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

以及 toLower 和 toUpper 的实现方式。以下代码应该按预期工作

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

问题是 toLower 和 toUpper 不会创建新对象，而是修改现有对象。当您在同一个块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，这会是什么结果

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

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