Последовательно ли осуществляется доступ к многомерным массивам?

Не гарантируется, что индексы доступа к многомерному массиву будут оцениваться в каком-либо конкретном порядке. Демонстрация показывает вызываемые функции слева направо, но при выборе другого компилятора в Godbolt они оцениваются справа налево.

После дальнейшего изучения второй пример кода вызывает предупреждение с помощью Clang:

warning: multiple unsequenced modifications
      to 'i' [-Wunsequenced]
        arr[i++][i++][i++][i++] = 1;
             ^    ~~

Доступ к многомерному массиву можно разбить на серию (array)[index], где array — это более высокое измерение многомерного массива (arr само по себе является высшим измерением), а index — индексное выражение, такое как вызов функции или выражение i++.

Стандарт утверждает, что lhs[rhs] эквивалентен *((lhs)+(rhs)), поэтому неясно, оценивается ли сначала какой-либо заданный index или array, который он индексирует, поскольку оператор + не имеет последовательности. Во всех случаях, когда array не является самим arr, оценка array включает в себя оценку его index в еще более высоком измерении.

Следовательно, порядок, в котором оцениваются индексы доступа к многомерному массиву, не определен.

Будет ли следующее поведение предсказуемым? int arr[4][4][4][4]; arr[a()][b()][c()][d()] = 1;

Нет.

Хотя оценка элементов массива будет оцениваться слева направо, поскольку один является операндом для следующего, нет гарантии, что сами индексы массива будут оцениваться слева направо.

Чтобы быть более конкретным, arr[a()] оценивается до arr[a()][b()], которое оценивается до arr[a()][b()][c()], которое оценивается до arr[a()][b()][c()][d()]. Однако a(), b(), c() и d() можно оценивать в любом порядке.

Раздел 6.5p3 стандарта C относительно выражений гласит:

Группировка операторов и операндов указывается синтаксисом. За исключением случаев, указанных ниже, побочные эффекты и расчеты значений подвыражения не упорядочены

В разделах 6.5.2.1, касающихся индексации массива, не упоминается последовательность операндов E1[E2], хотя и утверждается, что предыдущее выражение точно эквивалентно (*((E1)+(E2))). Затем, глядя на раздел 6.5.3.2, касающийся оператора косвенности *, и раздел 6.5.6, касающийся аддитивного оператора +, ни один из них не упоминает о вычислении их операндов, которые каким-либо образом упорядочены. Таким образом, применяется 6.5p3, и функции a, b, c и d можно вызывать в любом порядке.

По тем же причинам это:

arr[i++][i++][i++][i++] = 1;

Запускает неопределенное поведение, поскольку оценка индексов массива не упорядочена по отношению друг к другу, и у вас есть несколько побочных эффектов для одного и того же объекта без точки последовательности.

Учитывая конструкции

int x; // At file scope
... and then within some function
arr[f()][x] += 1;
arr[x][f()] += 2;

Для компилятора не было бы необычным обрабатывать каждую строку, выполняя вызов f() перед чтением x, независимо от того, был ли вызов функции первым или вторым индексом. Хотя фактическое добавление внутреннего индекса к указателю подмассива может быть невозможным до тех пор, пока не будет вычислен адрес подмассива, компилятор может вычислить любой или все индексы массива до начала работы по вычислению адреса.

В общем, доступ к элементам многомерного массива упорядочен.

Например, если у вас есть двумерный массив arr и вы обращаетесь к элементу arr[i][j], порядок оценки четко определен: сначала осуществляется доступ к arr[i] для извлечения одномерного массива, а затем осуществляется доступ к arr[i][j] для извлечения элемента в позиции [i][j] в этом одномерном массиве.

Точно так же, если у вас есть трехмерный массив arr и вы обращаетесь к элементу arr[i][j][k], порядок вычисления четко определен: сначала осуществляется доступ к arr[i] для получения двумерного массива. массив, затем доступ к arr[i][j] для извлечения одномерного массива, и, наконец, доступ к arr[i][j][k] для извлечения элемента в позиции [i][j][k] в этот одномерный массив.

Однако важно отметить, что порядок оценки доступа к многомерным массивам может зависеть от языка программирования или реализации. Кроме того, если к одному и тому же массиву одновременно обращаются несколько потоков, порядок оценки может быть непредсказуемым, поскольку операции могут чередоваться произвольным образом.