Эта функция C всегда должна возвращать false, но это не так

Я давно наткнулся на интересный вопрос на форуме и хочу знать ответ.

Рассмотрим следующую функцию C:

f1.c

#include <stdbool.h>

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

Это должно всегда возвращаться falseс тех пор var3 == 3000. mainФункция выглядит следующим образом :

main.c

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

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

Так как f1()должен всегда возвращаться false, можно ожидать, что программа выведет на экран только одну ложь . Но после компиляции и запуска его, выполняются также отображаются:

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

Это почему? Есть ли в этом коде неопределенное поведение?

Примечание: я скомпилировал это с gcc (Ubuntu 4.9.2-10ubuntu13) 4.9.2.

Как отмечалось в других ответах, проблема в том, что вы используете gccбез установленных опций компилятора. Если вы сделаете это, то по умолчанию будет использоваться то, что называется «gnu90», что является нестандартной реализацией старого, отозванного стандарта C90 1990 года.

В старом стандарте C90 существовал большой недостаток языка C: если вы не объявляли прототип перед использованием функции, он по умолчанию был бы int func ()(где ( )означает «принять любой параметр»). Это изменяет соглашение о вызове функции func, но не меняет фактическое определение функции. Поскольку размер boolи intотличается, ваш код вызывает неопределенное поведение при вызове функции.

Это опасное бессмысленное поведение было исправлено в 1999 году, с выпуском стандарта C99. Неявные объявления функций были запрещены.

К сожалению, GCC до версии 5.xx по-прежнему использует старый стандарт C по умолчанию. Вероятно, нет никаких причин, по которым вам следует компилировать ваш код как что-либо, кроме стандартного C. Поэтому вы должны явно указать GCC, что он должен компилировать ваш код как современный код C, а не как нестандартное дерьмо GNU более 25 лет. ,

Исправьте проблему, всегда компилируя вашу программу как:

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

• -std=c11 говорит ему сделать нерешительную попытку компилирования в соответствии с (текущим) стандартом C (неофициально известным как C11).
• -pedantic-errors говорит ему от всего сердца сделать вышеизложенное и выдавать ошибки компилятора, когда вы пишете неправильный код, который нарушает стандарт Си.
• -Wall означает дать мне несколько дополнительных предупреждений, которые могут быть полезны.
• -Wextra означает дать мне несколько дополнительных предупреждений, которые могут быть полезны.

У вас нет объявленного прототипа для f1() в main.c, поэтому он неявно определяется как int f1(), то есть это функция, которая принимает неизвестное количество аргументов и возвращает an int.

Если intи boolимеют разные размеры, это приведет к неопределенному поведению . Например, на моей машине intэто 4 байта и boolодин байт. Поскольку функция определена для возвратаbool , она один байт в стек при возврате. Однако, поскольку он неявно объявлен для возврата intиз main.c, вызывающая функция попытается прочитать 4 байта из стека.

Параметры компилятора по умолчанию в gcc не скажут вам, что он делает это. Но если вы скомпилируете с-Wall -Wextra , вы получите это:

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

Чтобы это исправить, добавьте объявление для f1в main.c, передmain :

bool f1(void);

Обратите внимание, что список аргументов явно установлен на void, что говорит компилятору, что функция не принимает аргументов, в отличие от пустого списка параметров, который означает неизвестное количество аргументов. Определение f1в f1.c также должно быть изменено, чтобы отразить это.

Я думаю, что интересно посмотреть, где на самом деле происходит несоответствие размеров, упомянутое в отличном ответе Лундина.

Если вы скомпилируете --save-temps, вы получите файлы сборки, которые вы можете посмотреть. Вот часть, где f1()выполняется == 0сравнение и возвращает его значение:

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

Возвращающая часть есть sete %al. В соглашениях о вызовах x86 в C возвращаемые значения размером 4 байта или меньше (включая intи bool) возвращаются через регистр %eax. %alсамый младший байт %eax. Итак, старшие 3 байта %eaxостаются в неконтролируемом состоянии.

Сейчас в main():

call    f1
testl   %eax, %eax
je  .L2

Это проверяет , является ли весь из %eaxравен нулю, потому что он думает , что это тестирование Int.

Добавление явного объявления функции изменяется main()на:

call    f1
testb   %al, %al
je  .L2

что мы и хотим

Пожалуйста, скомпилируйте с такой командой:

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

Вывод:

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

С таким сообщением вы должны знать, что нужно сделать, чтобы исправить это.

Редактировать: после прочтения (теперь удаленного) комментария я попытался скомпилировать ваш код без флагов. Ну, это привело меня к ошибкам компоновщика без предупреждений компилятора вместо ошибок компилятора. И эти ошибки компоновщика труднее понять, поэтому, даже если в -std-gnu99этом нет необходимости, попробуйте всегда использовать их, по крайней мере, -Wall -Werrorэто избавит вас от боли в заднице.