c++ - 奇怪的 cout 行为

Question

在使用 std::cout 向控制台输出内容时，我注意到一个相当奇怪的行为。
我写了两个函数 string& toUpper(std::string &str) 和 string& toLower(std::string &str) 应该完全按照它们被调用的方式执行:转换字符串全部大写或全部小写。

#include <string>
using namespace std;

string& toLower(string &str)
{
    for(char &c : str)
        c = tolower(c);

    return str;
}

string& toUpper(string &str)
{
    for(auto &c : str)
        c = toupper(c);

    return str;
}

现在我独立测试了这两个功能，它们都按预期工作。然后我将它们链接到一个 cout 调用中:

string str = "Hello World";
cout << toLower(str) << endl << toUpper(str) << endl;

我期望输出是

hello world
HELLO WORLD

但是我刚得到

hello world
hello world

我使用 printf 进行了相同的测试，因为我认为这可能是 cout 做事方式所特有的，但我得到了相同的结果，所以我想我我的代码有问题。
我的代码有什么问题？

Answer 1

调用operator<<必须按从左到右的顺序发生，但 C++ 标准未指定语句中子表达式的求值顺序。

编译器可以决定以何种顺序评估子表达式，以便这些结果中的任何一个都是有效的:

auto&& arg1 = toLower(str);
auto&& arg2 = toUpper(str);
cout << arg1 << endl << arg2 << endl;

或者:

auto&& arg1 = toUpper(str);
auto&& arg2 = toLower(str);
cout << arg2 << endl << arg1 << endl;

或者:

auto&& arg1 = toUpper(str);
auto&& arg2 = (cout << arg1);
auto&& arg3 = toUpper(str);
arg2 << endl << arg3 << endl;

或者其他几种可能性。在这三种可能的排序中，只有最后一种会产生您期望的结果。第一种情况会导致“HELLO WORLD”被打印两次，第二种情况是您使用编译器得到的结果。根据 C++ 标准，所有结果都是有效的。