这个循环如何结束，结果是否确定？

Question

我发现了一些代码，对于循环如何退出以及它是如何工作的感到困惑。这个程序是否产生确定性输出？

我感到困惑的原因是：

1. `someArray` is of size 2, but clearly, the loop goes till size 3,
2. The value is deterministic and it always exits `someNumber` reaches 4

有人能解释一下这是怎么发生的吗？

当我在包含库名称时使用尖括号<>，代码打印不正确。

#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    int someNumber = 97;
    int someArray[2] = {0,1};
    int findTheValue;

    for (findTheValue=0; (someNumber -= someArray[findTheValue]) >0; findTheValue++) {

    }
        printf("The crazy value is %d", findTheValue);
    return EXIT_SUCCESS;
}

- Jimm

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实际上，我本来以为findTheValue的输出结果应该是0...因为当findTheValue == 0时，someNumber -= someArray[findTheValue]肯定大于0... - Dair

@anon：循环会一直持续，直到条件变为假。 - Brad

它在你的电脑上可能每次都能正常运行，但它并不是确定性的。仅因为它在你运行时工作了，并不意味着这段代码是好的。 - Nick Moore

这段代码读取了数组末尾之后的内存。这是一个错误，使输出变得毫无意义。你可能在你的机器上得到一致的输出，但代码仍然是有问题且无用的。 - Blastfurnace

Answer 1

访问数组元素越界是未定义行为。也就是说，程序可以随意执行任何操作，回复 42，吃掉您的硬盘或花光所有资金。换句话说，在这种情况下发生的情况完全取决于平台。它可能看起来很“确定性”，但这只是因为你很幸运，而且可能只是因为你只从那个位置读取而不写入。

这种代码是糟糕的。不要这样做。

- Jens Gustedt

Answer 2

循环退出是因为（someNumber -= someArray [findTheValue]）没有设置。

添加一个调试行，你可以看到。

value 0 number 97 array 0
value 1 number 96 array 1
value 2 number 1208148276 array -1208148180

这将打印出 findTheValue、someNumber 和 someArray[findTheValue]。

这不是我一开始预期的答案。

- BugFinder

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抱歉，但我无法得到您显示的输出。我正在使用64位Ubuntu，gcc版本为4.4.5。 - Jimm

我用我的输出回复了Brad的回复。正如你所看到的，对于someNumber -= someArray [findTheValue]的值总是被设置的，而且我可以在for循环退出后打印出该值。 - Jimm

正如其他人指出的那样，问题在于数组[2]中的值实际上是随机的，因此您可能会得到不同的结果。 - BugFinder

你使用的是哪个操作系统和编译器得到了上述答案？ - Jimm

Linux是一个开源的操作系统，广泛用于计算机领域。GCC（GNU Compiler Collection）是一个常用的编译器套件，用于将源代码转换为可执行文件。问题在于数组的第三个元素可以指向任何内容。如果你多次运行程序，有可能会再次分配相同的内存块给应用程序，并得到相同的结果。如果你能同时运行多个副本（尽管这是一个快速的应用程序，这使得这个过程更加困难），几乎肯定会得到完全不同的结果，还有编译器对数组处理的方式也会影响结果。 - BugFinder

Answer 3

根据您的编译器，someArray[2] 是指向 findTheValue 的指针！

因为这些变量是依次声明的，它们很可能在内存中连续位置（我相信在堆栈上）。C 不会真正进行任何内存管理或错误检查，因此 someArray[2] 只是意味着在 someArray[0] + 2 * sizeof(int) 处的内存。

所以当 findTheValue 为 0 时，我们减去，然后当 findTheValue 为 1 时，我们减去 1。当 findTheValue 为 2 时，我们减去 someNumber（现在为 94）并退出。

这种行为绝不是保证的。不要依赖它！

编辑：更有可能的是，someArray[2] 只是指向 RAM 中的垃圾（未指定）值。这些值很可能大于 93 并导致循环退出。

编辑2：或者someArray [2]和someArray [3]是大的负数，减去两个会导致someNumber变成负数。

- Brad

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我已经在我的电脑上运行了这个程序很多次，并且始终得到相同的输出...你确定吗？而且他也是完全相同的输出... - Dair

你可能是对的。我编辑了我的帖子。尝试在循环内打印someArray [findTheValue]的值，告诉我们你看到了什么？ - Brad

这是我一直看到的输出：findTheValue = 0，someNumber = 97，someArray [findTheValue] = 0 findTheValue = 1，someNumber = 96，someArray [findTheValue] = 1 findTheValue = 2，someNumber = 94，someArray [findTheValue] = 2。疯狂的值是3。 - Jimm

正如我之前回复的那样，在循环中的第一次迭代执行的是97-0，第二次迭代执行的是97-1，第三次迭代（即使数组大小为2）也会执行，并显示96-2，即94，然后循环退出并将crazyvalue的值显示为3。 - Jimm

但对于其他编译器、其他机器而言，它可能是不同的，并且几乎肯定会给出另一个值。就目前而言，你从代码中得到的那个疯狂的值应该是数组长度，正如人们所期望的那样，然而，正如它所显示的那样，我编译了你的代码，得到了一个不同的结果。它不能产生可靠的答案。 - BugFinder

Answer 4

检查地址：

printf("&someNumber =   %p\n", &someNumber);
printf("&someArray[0] = %p\n", &someArray[0]);
printf("&someArray[1] = %p\n", &someArray[1]);
printf("&findTheValue = %p\n", &findTheValue);

输出结果为：

&someNumber =   0xbfc78e5c
&someArray[0] = 0xbfc78e50
&someArray[1] = 0xbfc78e54
&findTheValue = 0xbfc78e58

似乎由于某种原因，编译器将数组放在堆栈区域的开头，然后是下面声明的变量，最后是按照声明顺序从上到下的变量。所以someArray[3]实际上指向someNumber。

我真的不知道原因，但我尝试了Ubuntu 32位上的gcc和带有和不带优化的Visual Studio，结果总是类似的。

- Patryk