Question

gcc 4.4.4下的以下简单代码段错误

#include<stdio.h>

typedef struct Foo Foo;
struct Foo {
    char f[25];
};

Foo foo(){
    Foo f = {"Hello, World!"};
    return f;
}

int main(){
    printf("%s\n", foo().f);
}

将最后一行更改为

 Foo f = foo(); printf("%s\n", f.f);

工作正常。使用-std=c99编译时，这两个版本都有效。我只是调用未定义的行为，或者标准中的某些内容已更改，这允许代码在C99下工作？为什么在C89下崩溃？

Answer 1

我认为C89 / C90和C99中的行为都是未定义的。

foo().f是数组类型的表达式，特别是char[25]。 C99 6.3.2.1p3说：

除非是 sizeof 运算符或一元运算符的操作数 ＆amp; 运算符，或者是用于初始化数组的字符串文字，a 类型为“ type ”的表达式转换为带有“指向 type 的指针”的表达式，指向初始值数组对象的元素，而不是左值。如果是数组对象具有寄存器存储类，行为未定义。

在这种特殊情况下（一个函数返回的结构元素的数组）的问题是没有“数组对象”。函数结果按值返回，因此调用foo()的结果是类型为struct Foo的值，foo().f是值（不是左值）输入char[25]。

据我所知，这是C（最高为C99）中唯一可以使用数组类型的非左值表达式的情况。我会说，尝试访问它的行为是由于遗漏而未定义，可能是因为该标准的作者（可以理解的是恕我直言）没有想到这种情况。您可能会在不同的优化设置中看到不同的行为。

新的2011 C标准通过发明新的存储类来修补这个角落。 N1570（链接指向C11之前的草案）在6.2.4p8中说：

具有结构或联合类型的非左值表达式，其中结构或联合包含一个数组类型的成员（包括，递归地，所有包含的结构和联合的成员）指的是具有自动存储持续时间和临时生存期的对象。它的生命周期从评估表达式及其初始值开始 value是表达式的值。它的生命终结了对包含完整表达式或完整声明符的评估结束。任何使用临时生命周期修改对象的尝试都会导致未定义的行为。

因此，程序的行为在C11中得到了很好的定义。但是，在您能够获得符合C11的编译器之前，最好的办法是将函数的结果存储在本地对象中（假设您的目标是使用代码而不是破坏编译器）：

[...]
int main(void ) {
    struct Foo temp = foo();
    printf("%s\n", temp.f);
}

Answer 2

printf有点滑稽，因为它是varargs之类的功能之一。所以让我们通过编写辅助函数bar来分解它。我们稍后会返回printf。

（我正在使用“gcc（Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5）4.4.3”）

void bar(const char *t) {
    printf("bar: %s\n", t);
}

然后调用它：

bar(foo().f); // error: invalid use of non-lvalue array

好的，这会产生错误。在C和C ++中，不允许按值传递数组。您可以通过将数组放在结构中来解决此限制，例如void bar2(Foo f) {...}

但是我们没有使用该解决方法 - 我们不允许按值传递数组。现在，您可能认为它应该衰减到char*，允许您通过引用传递数组。但是，只有当数组具有地址（即是左值）时，衰减才有效。但是 temporaries ，例如来自函数的返回值，生活在一个他们没有地址的魔法之地。因此，您无法获取临时地址&。简而言之，我们不允许采用临时的地址，因此它不能衰减到指针。我们无法通过值（因为它是一个数组）传递它，也不能通过引用传递它（因为它是临时的）。

我发现以下代码有效：

bar(&(foo().f[0]));

但说实话，我认为这是可疑的。这不违反我刚刚列出的规则吗？

只是要完整，这应该完美无缺：

Foo f = foo(); bar(f.f);

变量f不是临时的，因此我们可以（隐含地，在衰变期间）获取其地址。

printf，32位与64位，奇怪

我答应再次提及printf。根据以上所述，它应该拒绝将foo（）。f传递给任何函数（包括printf）。但是printf很有趣，因为它是vararg函数之一。 gcc允许自己将数组按值传递给printf。

当我第一次编译并运行代码时，它处于64位模式。在我用32位（-m32到gcc）编译之前，我没有看到我的理论的确认。果然，我得到了一个段错误，就像在最初的问题中一样。（我得到了一些乱码输出，但是在64位时没有段错误。）

我实现了自己的my_printf（使用vararg废话），在尝试打印char *指向的字母之前打印了char*的实际值。我这样称呼它：

my_printf("%s\n", f.f); my_printf("%s\n", foo().f);

这是我得到的输出（code on ideone）：

arg = 0xffc14eb3 // my_printf("%s\n", f.f); // worked fine string = Hello, World! arg = 0x6c6c6548 // my_printf("%s\n", foo().f); // it's about to crash! Segmentation fault

第一个指针值0xffc14eb3是正确的（它指向字符“Hello，world！”），但请查看第二个0x6c6c6548。这是Hell的ASCII代码（反向顺序 - 小端字节或类似的东西）。它已将数组按值复制到printf中，前四个字节已被解释为32位指针或整数。此指针不指向任何合理的位置，因此程序在尝试访问该位置时会崩溃。

我认为这违反了标准，只是因为我们不应该允许按值复制数组。

Answer 3

在MacOS X 10.7.2上，两个GCC / LLVM 4.2.1（'i686-apple-darwin11-llvm-gcc-4.2（GCC）4.2.1（基于Apple Inc. build 5658）（LLVM build 2335.15。 00）'）和GCC 4.6.1（我建立的）在32位和64位模式下编译代码时没有警告（在-Wall -Wextra下）。程序都运行没有崩溃。这是我所期待的;代码对我来说很好。

也许Ubuntu上的问题是GCC特定版本中的一个错误，后来被修复了？

返回包含数组的struct

3 个答案:

printf，32位与64位，奇怪