先日来より、C言語の演算子の優先順位でバタバタしていたんだが、kznさんから「JISを読んでみたら？」とコメントいただいて、JISで「優先」を検索してうんうん唸っていたら、ふと視界が開けた気がする。
だからネットって面白い。

kznさんから教えていただいたJISはこちら。

私のバタバタ記事はこちら。

C言語の「++（後置）」は優先順位が高いのである

C言語のインクリメント演算子である「++（後置）」は実は優先順位が高い。（後置）というのは

「++」の演算を後から実行する

という意味で「後置」という。
だから

最も優先順位が高い

などと言われると面食らう。

後から実行するのに何故優先順位が高いのか
優先順位が高いのであれば、「後から」ではなく「最初に」に計算するのではないか

そう思うのが自然である。

だが。

優先順位は高いが後から実行する

これは正しい（多分）。

コンパイラになって考えてみる

もう、ここはコンパイラになった気持ちで考えてみるしかない。
なので、次のコードをコンパイルしてみる。

a[i] = i++

「a」と「i」はメモリに配置されているものとする。
さらに「i = 3」とする。

a[i] = i++ はどう計算するのだろうか。

(1) メモリから i をレジスタ X1 に取り出す。
　X1 = 3 となる。

(2) さて、これで i の参照は終わった。
　「 = i」が終了したわけである。
　従って、ここで i をインクリメントする。
　i = 4 となる。

(3) 「a[i]」のアドレスを計算する。
　「a」の先頭アドレスに「i」だけ足せばよい。
　ところが「i」は既に「4」になっている。
　従って、a[4] を計算することになる。
　そしてそこに X1 の 3 を代入する。
　結果、次のようになる。

a[4] = 3

(2) のインクリメント処理は後置であるため (1) の後に実行される。
だが、他の演算子（この場合は代入演算子「=」）よりも優先順位は高いため (3) の前に実行される。

(1) のステップはC言語のコード上に明確に見えない。だから、「(1)の後」と言われてもピンとこないところはある。また、コンパイルによっては (1) のステップがないかもしれない。

先にリンクした ISO には次のような記載がある。

太字の「結果を取り出した後」が (1) にあたる。
そうだったのか…( ￣-￣)。
「結果を取り出した後」でさえあればその後のどこで実行しようが構わないわけだ。「式全体の評価の後」ではない、と。

ちなみに、カーニハンCでは

『使用する前』と『使った後』。
『使った後』と言われると「a[i]に代入した後」と思っちゃうのよね。

でも「結果を取り出した後」と言われるとちょっと違う。そこに「a[i]への代入」が含まれている感じがしない。

実際にコンパイルしてみる

とにかく試してみた。
コンパイラはこれ。

ソースコードはこれ。

#include <stdio.h>

void test1()
{
        int i = 3;
        char a[10] = {0};
        a[i] = i++;
        printf("a[3] = %d\n", a[3]);
        printf("a[4] = %d\n", a[4]);
        printf("i    = %d\n", i);
}

int main()
{
        test1();
        return 0;
}

コンパイルする。

cc -g -gdbx pri.c -o /data/data/com.termux/files/usr/bin/_local/pri
pri.c:7:10: warning: unsequenced modification and access to 'i' [-Wunsequenced]
        a[i] = i++;
          ~     ^
1 warning generated.

なんと！
警告された。

処理順序が定義されていないことに対する警告だ。
ひぇ～。
昨今のコンパイラはこんなことまで警告してくれるのか。ヘタな静的解析よりよくやってくれるんじゃね？　clang には静的解析の機能もあった気がするが。

警告はともかく、error ではなく warning であるので、実行モジュールは作成されているはずである。
なので実行してみる。

~ $ pri
a[3] = 0
a[4] = 3
i    = 4
~ $

面白いくらいに想定通りの動作であった。

ここまで来たらアセンブラを覗こうではないか

って、そう思いません？
なので、コンパイラにアセンブラを出力してもらった。

	.globl	test1
// -- Begin function test1
	.p2align	2
	.type	test1,@function
test1:     // @test1
	.cfi_startproc
// %bb.0:
	// (1) スタックを確保
	// sp[0]-[9]  :a[0]-[10]
	// sp[12]-[15]:i
	// sp[16]-[23]:x29
	// sp[24]-[31]:x30
	// 
	// x29=&sp[16]
	// i は [x29, #-4]
	// a[0]-[9] は [sp, #0]-[sp, #9]
	sub	sp, sp, #32			// sp<-sp-32
	.cfi_def_cfa_offset 32
	
	// (2) x29 と x30 レジスタをスタックに待避しておく。
	stp	x29, x30, [sp, #16]	// push x29, x30
// 16-byte Folded Spill
	add	x29, sp, #16		// x29<-sp+16
	.cfi_def_cfa w29, 16
	.cfi_offset w30, -8
	.cfi_offset w29, -16
	
	// (3) i = 3
	mov		w8, #3			// w8<-3
	stur	w8, [x29, #-4]  // w8->i
	mov		x9, sp
	
	// (4) a[10] = {0}
	str		xzr, [sp]		// 0->a[0]-[7]
	strh	wzr, [sp, #8]	// 0->a[8]-[9]
	
	// (5) w8 に i を取り出す
	ldur	w8, [x29, #-4]	// w8<-i
	
	// (6) i++
	add	w10, w8, #1			// w10<-w8+1
	stur	w10, [x29, #-4]	// w10->i
	
	// (7) a[4] = 3 (a[i++] = i)
	ldursw	x10, [x29, #-4]	// x10<-i
	strb	w8, [x9, x10]	// w8->a[i](3->a[4])

	// (8) printf("a[3] = %d\n", a[3]);
	ldrb	w1, [sp, #3]
	adrp	x0, .L.str
	add	x0, x0, :lo12:.L.str
	bl	printf
	
	// (9) printf("a[4] = %d\n", a[4]);
	ldrb	w1, [sp, #4]
	adrp	x0, .L.str.1
	add	x0, x0, :lo12:.L.str.1
	bl	printf
	
	// (10) printf("i    = %d\n", i);
	ldur	w1, [x29, #-4]
	adrp	x0, .L.str.2
	add	x0, x0, :lo12:.L.str.2
	bl	printf
	
	.cfi_def_cfa wsp, 32
	ldp	x29, x30, [sp, #16]		// pop x29, x30
// 16-byte Folded Reload
	add	sp, sp, #32
	.cfi_def_cfa_offset 0
	.cfi_restore w30
	.cfi_restore w29
	ret
.Lfunc_end0:
	.size	test1, .Lfunc_end0-test1
	.cfi_endproc                                        // -- End function

まさにココ。

	// (5) w8 に i を取り出す
	ldur	w8, [x29, #-4]	// w8<-i
	
	// (6) i++
	add	w10, w8, #1			// w10<-w8+1
	stur	w10, [x29, #-4]	// w10->i

	// (7) a[4] = 3 (a[i++] = i)
	ldursw	x10, [x29, #-4]	// x10<-i
	strb	w8, [x9, x10]	// w8->a[i](3->a[4])

i を取り出してから i++ している(5)(6)。
(5)(6)が終わった時点で
　w8 が i
　[x29, #-4] が i++
なのねー。
上手いことしてるなぁ。こうやってみると、コンパイラの開発って難しそうだとつくづく感じる。

そして、 a[i] = i++ はというと…
　添字の [i] は ++ された i （[x29, #-4]）を参照し、
　「= i++」は ++ される前の w8 を参照している。

後置なので「= i」が終わってから ++ する。
でも、優先順位が高いので「a[i] = 」よりも先に ++ する。

これで、後置であり、かつ優先順位が高いという、一見相反するような2つの性質が同時に成り立つわけである。

ふぅ～。
そういうことだったのか～（多分）。
スッキリしたー（個人的には）。