Questa funzione C dovrebbe sempre restituire false, ma non lo è

Molto tempo fa mi sono imbattuto in un'interessante domanda in un forum e voglio conoscere la risposta.

Considera la seguente funzione C:

f1.c

#include <stdbool.h>

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

Questo dovrebbe sempre tornare da falseallora var3 == 3000. La mainfunzione è simile alla seguente:

main.c

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

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

Dato che f1()dovrebbe sempre tornare false, ci si aspetterebbe che il programma stampi solo uno falso sullo schermo. Ma dopo averlo compilato ed eseguito, viene visualizzato anche eseguito :

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

Perché? Questo codice ha una sorta di comportamento indefinito?

Nota: l'ho compilato con gcc (Ubuntu 4.9.2-10ubuntu13) 4.9.2.

Come notato in altre risposte, il problema è che usi gcc senza opzioni di compilatore impostate. Se lo fai, il valore predefinito è quello che viene chiamato "gnu90", che è un'implementazione non standard del vecchio standard C90 ritirato dal 1990.

Nel vecchio standard C90 c'era un grosso difetto nel linguaggio C: se non si dichiarasse un prototipo prima di usare una funzione, sarebbe predefinito int func ()(dove ( )significa "accetta qualsiasi parametro"). Ciò modifica la convenzione di chiamata della funzione func, ma non cambia la definizione effettiva della funzione. Poiché le dimensioni di boole intsono diverse, il codice richiama comportamenti indefiniti quando viene chiamata la funzione.

Questo pericoloso comportamento senza senso è stato risolto nel 1999, con il rilascio dello standard C99. Le dichiarazioni di funzioni implicite sono state vietate.

Sfortunatamente, GCC fino alla versione 5.xx utilizza ancora il vecchio standard C per impostazione predefinita. Probabilmente non c'è motivo per cui dovresti voler compilare il tuo codice come qualcosa di diverso dallo standard C. Quindi devi dire esplicitamente a GCC che dovrebbe compilare il tuo codice come codice C moderno, invece di qualche merda GNU non standard di oltre 25 anni .

Risolvi il problema compilando sempre il tuo programma come:

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

• -std=c11 gli dice di fare un tentativo sincero di compilare secondo lo standard (attuale) C (noto informalmente come C11).
• -pedantic-errors gli dice di fare con tutto il cuore quanto sopra, e dare errori di compilatore quando si scrive un codice errato che viola lo standard C.
• -Wall significa darmi alcuni avvertimenti extra che potrebbero essere utili.
• -Wextra significa darmi altri avvertimenti extra che potrebbero essere utili.

Non hai un prototipo dichiarato f1()in main.c, quindi è implicitamente definito come int f1(), il che significa che è una funzione che accetta un numero sconosciuto di argomenti e restituisce un int.

Se inte boolsono di dimensioni diverse, ciò comporterà un comportamento indefinito . Ad esempio, sulla mia macchina, intè di 4 byte ed boolè di un byte. Poiché la funzione è definita per il ritorno bool, inserisce un byte nello stack quando ritorna. Tuttavia, poiché viene implicitamente dichiarato di tornare intda main.c, la funzione chiamante tenterà di leggere 4 byte dallo stack.

Le opzioni predefinite dei compilatori in gcc non ti diranno che lo sta facendo. Ma se compili con -Wall -Wextra, otterrai questo:

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

Per risolvere questo problema, aggiungi una dichiarazione per f1in main.c, prima di main:

bool f1(void);

Si noti che l'elenco degli argomenti è esplicitamente impostato su void, il che indica al compilatore che la funzione non accetta argomenti, al contrario di un elenco di parametri vuoto che significa un numero sconosciuto di argomenti. Anche la definizione f1in f1.c dovrebbe essere modificata per riflettere questo.

Penso che sia interessante vedere dove avvenga effettivamente la discrepanza dimensionale menzionata nell'eccellente risposta di Lundin.

Se si compila con --save-temps, si otterranno i file di assieme che è possibile guardare. Ecco la parte in cui f1()fa il == 0confronto e restituisce il suo valore:

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

La parte di ritorno è sete %al. Nelle convenzioni di chiamata x86 di C, restituisci valori di 4 byte o inferiori (che includeint e bool) vengono restituiti tramite il registro %eax. %alè il byte più basso di %eax. Quindi, i 3 byte superiori di%eax vengono lasciati in uno stato non controllato.

Ora in main():

call    f1
testl   %eax, %eax
je  .L2

Questo controlla se il complesso di%eax è pari a zero, perché si pensa che sta mettendo alla prova un int.

Aggiunta di modifiche esplicite a una dichiarazione di funzione main() in:

call    f1
testb   %al, %al
je  .L2

che è quello che vogliamo.

Compilare con un comando come questo:

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

Produzione:

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

Con un messaggio del genere, dovresti sapere cosa fare per correggerlo.

Modifica: dopo aver letto un commento (ora eliminato), ho provato a compilare il codice senza i flag. Bene, questo mi ha portato a errori del linker senza avvisi del compilatore anziché errori del compilatore. E quegli errori del linker sono più difficili da capire, quindi anche se -std-gnu99non è necessario, prova ad usare sempre almeno -Wall -Werrorti farà risparmiare molto dolore nel culo.