このC関数は常にfalseを返す必要がありますが、そうではありません

319
Dimitri Podborski 2016-04-08 02:27.

ずっと前にフォーラムで面白い質問に出くわしましたが、その答えを知りたいです。

次のC関数について考えてみます。

f1.c

#include <stdbool.h>

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

false以来、これは常に戻るはずvar3 == 3000です。mainこの関数は次のようになります。

main.c

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

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

以来f1()、常に返す必要がありfalse、1プログラムが一つだけ印刷するように期待される偽の画面へ。ただし、コンパイルして実行すると、実行済みも表示されます。

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

何故ですか?このコードには、ある種の未定義の動作がありますか?

注:私はそれをでコンパイルしましたgcc (Ubuntu 4.9.2-10ubuntu13) 4.9.2

4 answers

405
Lundin 2016-04-08 03:09.

他の回答で述べたように、問題は、gccコンパイラオプションを設定せずに使用することです。これを行うと、デフォルトで「gnu90」と呼ばれるものになります。これは、1990年から廃止された古いC90標準の非標準実装です。

古いC90標準では、C言語に大きな欠陥がありました。関数を使用する前にプロトタイプを宣言しなかった場合、デフォルトでint func ()( )「任意のパラメーターを受け入れる」を意味します)になります。これにより、関数の呼び出し規約はfunc変更されますが、実際の関数定義は変更されません。大き以来boolint異なっている関数が呼び出されたときに、あなたのコードを呼び出すには、動作が未定義。

この危険なナンセンスな動作は、1999年にC99標準のリリースで修正されました。暗黙の関数宣言は禁止されました。

残念ながら、バージョン5.xxまでのGCCは、デフォルトで古いC標準を使用します。コードを標準C以外のものとしてコンパイルする必要がある理由はおそらくないでしょう。したがって、25年以上前の非標準のGNUがらくたではなく、最新のCコードとしてコードをコンパイルする必要があることをGCCに明示的に指示する必要があります。 。

プログラムを常に次のようにコンパイルして、問題を修正します。

gcc -std=c11 -pedantic-errors -Wall -Wextra
  • -std=c11 (現在の)C標準(非公式にはC11として知られている)に従ってコンパイルするために中途半端な試みをするように指示します。
  • -pedantic-errors 上記を心を込めて実行し、C標準に違反する誤ったコードを記述した場合にコンパイラエラーを発生させるように指示します。
  • -Wall あるとよいかもしれないいくつかの追加の警告を私に与えることを意味します。
  • -Wextra あるとよいかもしれない他のいくつかの追加の警告を私に与えることを意味します。
143
dbush 2016-04-08 02:34.

f1()main.cでプロトタイプが宣言されていないため、暗黙的にとして定義されint f1()ています。つまり、不明な数の引数を取り、を返す関数ですint

場合intbool異なるサイズのものであり、これはになります未定義の動作。たとえば、私のマシンでintは、は4バイトで、boolは1バイトです。関数はを返すように定義されているため、戻るboolときに1バイトをスタックに置きます。ただし、main.cから戻るように暗黙的に宣言されているためint、呼び出し元の関数はスタックから4バイトを読み取ろうとします。

gccのデフォルトのコンパイラオプションは、これを実行していることを通知しません。しかし、でコンパイルすると-Wall -Wextra、次のようになります。

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

これを修正するにはf1、main.cの前にの宣言を追加しますmain

bool f1(void);

引数リストが明示的にに設定されていることに注意してくださいvoid。これは、引数の数が不明であることを意味する空のパラメーターリストとは対照的に、関数が引数を受け取らないことをコンパイラーに通知します。f1これを反映するために、f1.cの定義も変更する必要があります。

37
Owen 2016-04-09 23:24.

Lundinの優れた回答で言及されているサイズの不一致が実際にどこで発生するかを見るのは興味深いと思います。

でコンパイルすると--save-temps、見ることができるアセンブリファイルが得られます。ここでは一部だf1()== 0、比較し、その値を返しますが:

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

戻り部分はsete %alです。Cのx86の呼び出し規約では、リターン(含む4バイト以下の値intとはbool)レジスタを介して戻されます%eax%alの最下位バイトです%eax。したがって、の上位3バイトは%eax制御されていない状態のままになります。

main()

call    f1
testl   %eax, %eax
je  .L2

どうか、このチェック全体のは%eax、それがint型のテストだと考えているので、ゼロです。

明示的な関数宣言を追加すると、次のように変更さmain()れます。

call    f1
testb   %al, %al
je  .L2

それが私たちが望むものです。

27
jdarthenay 2016-04-08 02:37.

次のようなコマンドでコンパイルしてください。

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

出力:

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

そのようなメッセージで、あなたはそれを修正するために何をすべきかを知っているべきです。

編集:(現在削除されている)コメントを読んだ後、フラグなしでコードをコンパイルしようとしました。さて、これにより、コンパイラエラーの代わりにコンパイラ警告のないリンカーエラーが発生しました。そして、それらのリンカーエラーは理解するのがより難しいので、-std-gnu99必要でなくても、少なくとも-Wall -Werrorそれはあなたのお尻の多くの痛みを救うので、常に使用するようにしてください。

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