Ця функція C завжди повинна повертати помилкове значення, але це не так

Я наткнувся на цікаве запитання на форумі давно і хочу знати відповідь.

Розглянемо наступну функцію C:

f1.c

#include <stdbool.h>

bool f1()
{
    int var1 = 1000;
    int var2 = 2000;
    int var3 = var1 + var2;
    return (var3 == 0) ? true : false;
}

Це завжди повинно повертатися falseтак var3 == 3000. mainФункція виглядає наступним чином :

main.c

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main()
{
    printf( f1() == true ? "true\n" : "false\n");
    if( f1() )
    {
        printf("executed\n");
    }
    return 0;
}

Оскільки f1()завжди слід повертатися false, можна очікувати, що програма виведе на екран лише одну помилку . Але після компіляції і запуску його, виконуються також відображаються:

$ gcc main.c f1.c -o test
$ ./test
false
executed

Чому так? Чи має цей код якась невизначена поведінка?

Примітка. Я склав його gcc (Ubuntu 4.9.2-10ubuntu13) 4.9.2.

Як зазначено в інших відповідях, проблема полягає в тому, що ви використовуєте gccбез встановлених параметрів компілятора. Якщо ви це зробите, це за замовчуванням називається "gnu90", що є нестандартною реалізацією старого, вилученого стандарту C90 з 1990 року.

У старому стандарті C90 був великий недолік мови C: якщо ви не оголосили прототип перед використанням функції, він буде за замовчуванням int func ()(де ( )означає "прийняти будь-який параметр"). Це змінює умову виклику функції func, але це не змінює фактичне визначення функції. Оскільки розмір boolі intрізні, ваш код викликає невизначене поведінку під час виклику функції.

Ця небезпечна дурницька поведінка була зафіксована в 1999 році, коли було випущено стандарт C99. Неявні декларації функції були заборонені.

На жаль, GCC до версії 5.xx все ще використовує старий стандарт C за замовчуванням. Напевно, немає жодної причини, чому ви хочете складати свій код як будь-що, крім стандартного C. Отже, ви повинні чітко сказати GCC, що він повинен скомпонувати ваш код як сучасний код C, замість якогось нестандартного лайна GNU, який має 25 років. .

Вирішіть проблему, завжди компілюючи програму як:

gcc -std=c11 -pedantic-errors -Wall -Wextra

• -std=c11 повідомляє йому зробити напівсердечну спробу складання відповідно до (поточного) стандарту C (неофіційно відомий як C11).
• -pedantic-errors повідомляє це відверто робити вищезазначене, і видавати помилки компілятора, коли ви пишете неправильний код, який порушує стандарт C.
• -Wall означає, дайте мені додаткові попередження, які, можливо, добре мати.
• -Wextra означає, дайте мені ще кілька додаткових попереджень, які, можливо, добре мати.

У вас немає прототипу, оголошеного f1()в main.c, тому він неявно визначається як int f1(), тобто це функція, яка приймає невідому кількість аргументів і повертає int.

Якщо intі boolмають різний розмір, це призведе до невизначеної поведінки . Наприклад, на моїй машині int4 байти і boolє один байт. Оскільки функція визначена для повернення bool, вона кладе один байт у стек при поверненні. Однак, оскільки неявно оголошено повернення intз main.c, функція виклику спробує прочитати 4 байти зі стека.

Параметри компіляторів за замовчуванням у gcc не скажуть вам, що це робиться. Але якщо ви компілюєте -Wall -Wextra, ви отримаєте це:

main.c: In function ‘main’:
main.c:6: warning: implicit declaration of function ‘f1’

Щоб виправити це, додайте декларацію для f1main.c перед main:

bool f1(void);

Зауважте, що в списку аргументів явно встановлено void, що повідомляє компілятору, що функція не бере аргументів, на відміну від порожнього списку параметрів, що означає невідому кількість аргументів. Визначення f1у f1.c також слід змінити, щоб відобразити це.

Я думаю, що цікаво побачити, де насправді відбувається невідповідність розміру, що згадується у чудовій відповіді Лундіна.

Якщо ви компілюєте --save-temps, ви отримаєте файли складання, які ви можете переглянути. Ось частина, де f1()проводиться == 0порівняння та повертає його значення:

cmpl    $0, -4(%rbp)
sete    %al

Повертається частина sete %al. У конвенціях виклику x86 C, значення, що повертаються, 4 байти або менше (що включає intі bool) повертаються через регістр %eax. %al- найнижчий байт %eax. Отже, верхні 3 байти %eaxзалишено в неконтрольованому стані.

Зараз у main():

call    f1
testl   %eax, %eax
je  .L2

Це перевіряє , є чи весь з %eaxдорівнює нулю, тому що він думає , що це тестування Int.

Додавання явного декларації функції змінює main():

call    f1
testb   %al, %al
je  .L2

чого ми хочемо.

Складіть, будь ласка, з такою командою, як ця:

gcc -Wall -Wextra -Werror -std=gnu99 -o main.exe main.c

Вихід:

main.c: In function 'main':
main.c:14:5: error: implicit declaration of function 'f1' [-Werror=impl
icit-function-declaration]
     printf( f1() == true ? "true\n" : "false\n");
     ^
cc1.exe: all warnings being treated as errors

Маючи таке повідомлення, ви повинні знати, що робити, щоб його виправити.

Редагувати: прочитавши коментар (тепер видалений), я спробував скласти ваш код без прапорців. Ну, це призвело мене до помилок у компонуванні без попереджень компілятора замість компіляторських помилок. І ці помилки лінкера важче зрозуміти, тому навіть якщо -std-gnu99це не потрібно, будь ласка, намагайтеся завжди використовувати, принаймні, -Wall -Werrorце позбавить вас від болю в дупі.