为什么gets（stdin）返回一个整数？以及其他错误

Question

我刚开始接触C编程（虽然我有Java的经验）。读了一些教程后，我决定开始在 Coderbyte 上解决编码挑战。

我尝试的第一个挑战是这个：

挑战

编写函数 FirstFactorial(num)，将传递给它的参数 num 返回其阶乘。例如：如果 num = 4，则您的程序应返回 (4 * 3 * 2 * 1) = 24。对于测试用例，范围将介于1和18之间，输入始终为整数。

示例测试用例

输入：4
输出：24

输入：8
输出：40320

我的解决方案：

#include <stdio.h>

void FirstFactorial(int num[]) {

  int i = num -1;

  for(i ; i > 0; i--) {
    num = num * i;
    printf("%d",i);
  }

  printf("\t %d", num);
}

int main(void) {

  // disable stdout buffering
  setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);

  // keep this function call here
  FirstFactorial(gets(stdin));
  return 0;

}

输入参数的值为：8

错误信息：

main.c: In function 'FirstFactorial':
main.c:5:11: warning: initialization makes integer from pointer without a cast [-Wint-conversion]
   int i = num -1;
           ^~~
main.c:8:15: error: invalid operands to binary * (have 'int *' and 'int')
     num = num * i;
               ^
main.c: In function 'main':
main.c:23:18: warning: passing argument 1 of 'FirstFactorial' makes pointer from integer without a cast [-Wint-conversion]
   FirstFactorial(8);
                  ^
main.c:3:6: note: expected 'int *' but argument is of type 'int'
 void FirstFactorial(int num[]) {
      ^~~~~~~~~~~~~~

exit status 1

看起来有一些问题，我有几个问题：

1. I've never heard of gets(stdin). I looked up gets(), and the glibc documentation says the function returns a char*. How can I pass it to a function that takes an int?

2. It looks like

   int i = num -1;
   

   is initializing i as 4 and not 7. Why?

3. The for loop seems to be decrementing i correctly (i = 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1). But this statement:

   num = num * i;
   

   is generating an error. What is wrong with it? It looks like a normal multiplication.

- Limon

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甚至在阅读问题的其余部分之前，首先忘记gets()，因为在当前版本的C中，它已经不存在了，这是有充分理由的。使用gets()无法编写正确/安全的代码。 - user2371524

永远不要使用 gets 函数。它很危险，容易发生缓冲区溢出，因此已被从 C 规范中移除。相反，使用例如 fgets 函数。 - Some programmer dude

请弃用你目前的教材或老师，因为它所教授的知识已经过时。请查看 为什么gets函数如此危险以至于不应使用？。 - Lundin

使用 scanf("&d", &var); 代替读取整数。 - HolyBlackCat

你真的需要尽快获取一本入门书。你的代码毫无意义，看起来你只是猜测 C 语言的工作方式，这是任何语言中都非常不好的编程方式。 - Some programmer dude

Answer 1

为了方便未来的访客：这是 Coderbytes 对语言的可怕滥用。 gets(stdin) 一开始就不应该起作用：类型不匹配。

实际发生的事情是，Coderbytes 盲目地找到并替换了第一个 gets（stdin） 实例，用你提供的文本字符串替换之后再将代码发送给编译器。这甚至不是预处理器宏，而是源代码的盲目替换。

因此，虽然在现实中你永远不应该这样做，在 Coderbytes 上这是必要的恶行：似乎这是唯一支持将输入放入程序的方法。 来源

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另外，如果你想找点乐子，尝试清除其他所有内容并将此代码放入Coderbytes：

int main(){
    printf("%s", "This is a literal string containing gets(stdin) along with other words");
}

你会发现替换甚至发生在字符串文字中！

- Draconis

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这是问题＃1的正确答案 - gets（stdin）之所以“有效”是因为Coderbyte捣鬼。其他答案忽略了这一点。然而，对于它们对问题＃2和＃3的回答，这些答案仍然很有价值。 - MultiplyByZer0

Answer 2

忽略了 gets 是危险的，并且已经根据 为什么gets函数如此危险，不应该使用？ 被完全从C语言中删除，以下是您问题的答案：

1. 我从未使用过 gets(stdin)。我在C库参考文献中检查过它。它看起来像会返回一个字符（是的，用户输入）。为什么我可以将其作为整数传递给函数？

没有人曾经使用过 gets(stdin)，因为它期望参数是指向存储结果的字符缓冲区的指针，而不是 stdin。与 fgets 不同，gets 只能从 stdin 读取，并且因此默认设置为 stdin - 您无法更改它。

您不能将其传递给期望 int[] 的函数。由于从 gets 返回的 char* 与 int[] 不兼容，因此您的编译器必须在此处给出诊断消息。如果您的编译器没有给出这样的消息，则它是有问题的，不应使用。

gcc编译器在此处给出了消息，而不是您引用的那个消息。这似乎表明您正在 gnu90（“垃圾模式”）中运行gcc，这不建议初学者使用。请参见本答案底部，了解您应该如何运行它。

2. 看起来 int i = num -1; 将 i 初始化为 4 而不是 7。我不明白为什么？

那一行不是有效的C代码。在这种情况下，num 是一个数组，由于它是函数参数，因此会调整为类型 int*。因此，num - 1 给出指针算术运算，这不是您想要的。结果的类型是 int*。您不能将具有结果类型 int* 的表达式分配给 int。同样，您的编译器必须给出诊断消息，并且它正确地做到了这一点：

warning: initialization makes integer from pointer without a cast

如果尽管收到以上信息，它仍然生成可执行文件，则该程序的行为是未定义的，因为它不是有效的C语言，那么任何事情都可能发生。

但是看起来语句num = num * i;没有起作用。

出于与上述原因相同的原因，num被声明为数组，因此您无法以任何明智的方式对其进行算术运算。

总的来说，“猜测试错”的方式不能编程，编程不是这样工作的。您必须确切地知道每一行代码的作用。我强烈建议您将编译器警告提高到最高级别，并确保在运行程序之前没有警告：

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

- Lundin

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谢谢您的解释。现在看来我有很多东西要学习。我现在使用 int 而不是数组，并替换了 gets 函数。现在它可以工作了！但我还需要更多地了解指针和数组。 - Limon

Answer 3

正如之前提到的，你不应该使用gets()函数，因为它极易发生缓冲区溢出（你一定需要了解这个问题）；正如其他人所提到的，一个更好的替代方案是fgets。之所以它更好，是因为它只会写入指定长度的字节数到缓冲区中；如果它没有停止，那么它将继续向缓冲区之外的内存中写入数据，这是不好的。这会导致许多安全问题和崩溃。

处理代码中的其他问题如下：

在C语言中，类型比Java中更加灵活。变量只是内存中的一个位置；你可以将该内存位置解释为不同的类型，并且C语言允许你很容易地进行类型转换，但如果你不小心就会被坑到。

在C语言中，数组始终是指针或内存地址，所以对于“int num []”，“num”是指针，而不是整数，就像“int * num”。这就是为什么当您尝试对“num”和int变量进行算术运算时，编译器会给出警告。这意味着从gets或fgets获得的内容是一个字符串，而不是整数，因此将gets的原始输出传递到FirstFactorial将会给您返回垃圾。您需要做的是获取该字符串表示的整数。

gets返回的内容可以用作int，因为它是char*，即地址，可以被“解释”为整数（因为它实际上是一组保存指向内存地址的数字的字节）。由于它们都只是位字符串，编译器可以这样解释它们，但会警告您可能没有语义上想要告诉它要做什么。

字符串实际上是内存中的数字，“代表”字符的字形（就像ASCII一样：http://ee.hawaii.edu/~tep/EE160/Book/chap4/subsection2.1.1.1.html）你所做的就像这样FirstFactorial('4')，你想要的是FirstFactorial(4)。将字符串“4”转换为4的最佳方式是使用strtol（这里有示例：https://www.techonthenet.com/c_language/standard_library_functions/stdlib_h/strtol.php），但是atoi稍微容易一些，以下是一个语义上执行您代码功能但更安全且编译更好的示例：

#include <stdio.h>

void FirstFactorial(int num) {

    int i = num -1;

    for(i ; i > 0; i--) {
        num = num * i;
    //        printf("%d",i);
    }

   printf("\t %d", num);
}

#define BUFFER_LENGTH 60
int main(void) {

   char str[BUFFER_LENGTH];

   // disable stdout buffering
   if( fgets (str, BUFFER_LENGTH, stdin)!=NULL ) {
       int num = atoi(str);
       FirstFactorial( num );
   }
   // keep this function call here
   return 0;

} 

请注意 #define，这是一个预处理器宏，有助于在缓冲区大小和传递给fgets的长度之间保持60的一致性。如果您决定更改缓冲区的大小，则可能会更改缓冲区大小（例如为40），但忘记更改传递给fgets的长度；这将导致fgets将最多写入60个字节到仅有40个字节的缓冲区中，这意味着您可能会覆盖其他内存的20个字节，这又是不好的。

获取一本现代的C语言书籍会非常有帮助，同时找一个导师或者教练来帮助您了解其中的差异，可以节省时间并避免一些容易出现的问题，从而提高代码质量。C语言需要一些指导才能掌握最佳实践，了解为什么要这样做或者不要这样做也很重要。

- Halcyon

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请不要教初学者使用 atoi。请改用 strtol，因为它完全具有相同的功能但更加安全。 - Lundin

返回的内容可以用作int，因为它是一个char，而char是一个地址，可以被“解释”为整数。这是不正确的，char*不能隐式转换为整数。这违反了简单赋值的约束（参数按照赋值规则复制到参数中），因此不是有效的C语言。如果gcc在这种情况下输出二进制文件，那么它的行为就无法预测了。这是未定义的行为。"因为它们实际上只是位字符串，编译器可以这样解释它们" 不，C编译器不会这样做。GNU屎编译器可能会这样做。 - Lundin

有时候，当我回答问题时，从评论中学到的比提问更多。感谢您的反馈！ - Halcyon

谢谢您提供的参考资料，我会查看它们。看起来C语言比Java难得多。我认为我需要从头开始学习并忘记Java。 - Limon