Fungsi C ini harus selalu mengembalikan false, tetapi tidak

Saya menemukan sebuah pertanyaan yang menarik di sebuah forum sejak lama dan saya ingin tahu jawabannya.

Pertimbangkan fungsi C berikut:

f1.c

#include <stdbool.h>

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

Ini harus selalu kembali falsesejak itu var3 == 3000. The mainFungsi terlihat seperti ini:

main.c

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

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

Karena f1()harus selalu kembali false, orang akan mengharapkan program untuk mencetak hanya satu yang salah ke layar. Tetapi setelah mengkompilasi dan menjalankannya, dieksekusi juga ditampilkan:

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

Mengapa demikian? Apakah kode ini memiliki semacam perilaku yang tidak terdefinisi?

Catatan: Saya kompilasi dengan gcc (Ubuntu 4.9.2-10ubuntu13) 4.9.2.

Seperti disebutkan dalam jawaban lain, masalahnya adalah Anda menggunakan gcctanpa opsi kompiler yang ditetapkan. Jika Anda melakukan ini, standarnya adalah apa yang disebut "gnu90", yang merupakan implementasi non-standar dari standar C90 lama yang ditarik dari tahun 1990.

Dalam standar C90 lama ada kelemahan utama dalam bahasa C: jika Anda tidak mendeklarasikan prototipe sebelum menggunakan fungsi, itu akan default ke int func ()(di mana ( )berarti "menerima parameter apa pun"). Ini mengubah konvensi pemanggilan fungsi func, tetapi tidak mengubah definisi fungsi sebenarnya. Karena ukuran booldan intberbeda, kode Anda memanggil perilaku yang tidak terdefinisi ketika fungsi dipanggil.

Perilaku omong kosong berbahaya ini diperbaiki pada tahun 1999, dengan merilis standar C99. Deklarasi fungsi implisit dilarang.

Sayangnya, GCC hingga versi 5.xx masih menggunakan standar C lama secara default. Mungkin tidak ada alasan mengapa Anda ingin mengkompilasi kode Anda sebagai apa pun kecuali standar C. Jadi, Anda harus secara eksplisit memberi tahu GCC bahwa ia harus mengkompilasi kode Anda sebagai kode C modern, alih-alih omong kosong GNU berusia 25+ tahun, non-standar .

Perbaiki masalah dengan selalu mengompilasi program Anda sebagai:

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

• -std=c11 memintanya untuk melakukan upaya setengah hati untuk mengkompilasi sesuai dengan standar C (saat ini) (secara informal dikenal sebagai C11).
• -pedantic-errors memberitahu itu untuk sepenuh hati melakukan hal di atas, dan memberikan kesalahan penyusun ketika Anda menulis kode yang salah yang melanggar standar C.
• -Wall berarti memberi saya beberapa peringatan tambahan yang mungkin baik untuk dimiliki.
• -Wextra berarti memberi saya beberapa peringatan tambahan lain yang mungkin baik untuk dimiliki.

Anda tidak memiliki prototipe yang dideklarasikan f1()di main.c, jadi secara implisit didefinisikan sebagai int f1(), artinya itu adalah fungsi yang mengambil jumlah argumen yang tidak diketahui dan mengembalikan sebuah int.

Jika intdan booldari ukuran yang berbeda, ini akan menghasilkan perilaku yang tidak terdefinisi . Sebagai contoh, pada mesin saya, intadalah 4 byte dan boolsatu byte. Karena fungsi ini didefinisikan untuk kembali bool, ia menempatkan satu byte di stack ketika kembali. Namun, karena secara implisit dinyatakan untuk kembali intdari main.c, fungsi panggilan akan mencoba membaca 4 byte dari stack.

Opsi kompiler default di gcc tidak akan memberi tahu Anda bahwa ia melakukan ini. Tetapi jika Anda mengompilasinya -Wall -Wextra, Anda akan mendapatkan ini:

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

Untuk memperbaikinya, tambahkan deklarasi untuk f1di main.c, sebelum main:

bool f1(void);

Perhatikan bahwa daftar argumen secara eksplisit diatur ke void, yang memberitahu kompiler bahwa fungsi tidak mengambil argumen, sebagai lawan dari daftar parameter kosong yang berarti jumlah argumen yang tidak diketahui. Definisi f1dalam f1.c juga harus diubah untuk mencerminkan hal ini.

Saya pikir ini menarik untuk melihat di mana ukuran-ketidakcocokan yang disebutkan dalam jawaban sempurna Lundin sebenarnya terjadi.

Jika Anda mengompilasinya --save-temps, Anda akan mendapatkan file rakitan yang dapat Anda lihat. Inilah bagian di mana f1()melakukan == 0perbandingan dan mengembalikan nilainya:

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

Bagian yang kembali adalah sete %al. Dalam konvensi pemanggilan x86 C, nilai kembali 4 byte atau lebih kecil (yang mencakup intdan bool) dikembalikan melalui register %eax. %aladalah byte terendah dari %eax. Jadi, 3 byte atas %eaxdibiarkan dalam keadaan tidak terkendali.

Sekarang di main():

call    f1
testl   %eax, %eax
je  .L2

Ini memeriksa apakah seluruh dari %eaxnol, karena berpikir itu menguji sebuah int.

Menambahkan perubahan deklarasi fungsi eksplisit main()ke:

call    f1
testb   %al, %al
je  .L2

yang kami inginkan.

Silakan kompilasi dengan perintah seperti ini:

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

Keluaran:

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

Dengan pesan seperti itu, Anda harus tahu apa yang harus dilakukan untuk memperbaikinya.

Sunting: Setelah membaca komentar (sekarang dihapus), saya mencoba mengkompilasi kode Anda tanpa tanda. Yah, ini membuat saya kesalahan linker tanpa peringatan kompiler bukan kesalahan kompiler. Dan kesalahan-kesalahan linker itu lebih sulit untuk dipahami, jadi meskipun -std-gnu99tidak diperlukan, cobalah untuk selalu menggunakan setidaknya -Wall -Werroritu akan menghemat banyak rasa sakit di pantat.