请解释编程是如何工作的

Question

请解释编程是如何工作的

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#include<stdio.h>
int f();

int main()
{

    f(1);
    f(1,2);
    f(1,2,3);
}

f(int i,int j,int k)
{

    printf("%d %d %d",i,j,k);

}

它正常运行（没有任何错误）...您能解释一下它是如何执行的吗？ f(1)和f(1,2)如何与f(int,int,int)相关联？

- Kedar Joshi

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你正在做黑魔法般的 C 语言操作 ;-)你用哪个编译器来编译这个程序？ - Vanya

看起来你已经将C# 4.0带到了C语言中。 - this. __curious_geek

这个程序不工作。如果在你的情况下它“运行良好”，那么你可能对“运行良好”的定义有一个相当非正统的想法。 - AnT stands with Russia

@AndreyT 定义“它不起作用”。它可以运行，而且没有崩溃。因此，可以说“它起作用”，尽管它可能没有太多用处... - ShinTakezou

我已经在Dev-Cpp、Visual Studio等平台上尝试了同样的程序。 - Kedar Joshi

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6个回答

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这个声明：

int f();

这段代码告诉编译器：“f是一个接受固定数量参数并返回int的函数”。然后你尝试用一个、两个和三个参数来调用它 - C编译器在概念上是单遍的（预处理后），所以此时编译器没有可用的信息与你争论。

你实际上实现的f()接受三个int参数，所以只提供一个或两个参数的调用会导致未定义的行为 - 这是一种错误，意味着编译器不需要给出错误消息，并且运行程序时可能发生任何事情。

- caf

从问题的角度来看，我们仍然可以说该程序“运行正常”，并且不包含错误（错误和未定义的行为属于不同的“错误”领域）。 - ShinTakezou

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没有任何“未定义行为”的程序能够正常工作，即使这个未定义行为产生了正确的结果 :-) - paxdiablo

这个程序“工作”是因为它按照用户的要求展示问题。它的未定义行为是故意放置的（否则问题根本不存在），所以它“工作”得很好。用户的问题是为什么，因为他很可能期望在没有编译器错误的情况下无法调用f这种方式。 - ShinTakezou

@ShinTakezou：“一只坏掉的时钟（模拟）每天会两次显示正确时间。”如果你只在时钟提供正确时间时看它，那么它是否功能正常？导致未定义行为的代码仍然可能偶尔提供正确结果。 - David Rodríguez - dribeas

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用户没有指定正确的结果。他并没有说“我希望输出1 2 3”。我们可以假设正确的预期结果是编译器错误或崩溃（他说“它运行良好，没有错误”）。相反，程序打印出了一些内容并正确退出。所以，它是有效的，他想知道为什么没有收到编译器错误或崩溃。 - ShinTakezou

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int f();

在C语言中，这声明了一个可以接受可变数量参数的函数，也就是在C++中等价于以下内容：

int f(...);

为了检查这个问题，使用以下内容代替int f();

int f(void);

这将导致编译器发出警告。

请注意：这里还涉及到C链接器的一个怪异之处... C链接器不会在调用函数时验证传递的参数，并且只是链接到具有相同名称的第一个公共符号。因此，在main中使用f()是允许的，因为声明了int f()。但是，在调用点上，链接器会在链接时间绑定函数f(int, int, int)。希望这有些意义（如果没有，请告诉我）

- Sandeep Datta

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不，"int f();"并没有声明一个带可变数量参数的函数。它声明了一个接受固定但未指定数量参数的函数。 - caf

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我的字典中有一个固定但未指定的变量...可能会因人而异。 - Sandeep Datta

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对于正在使用的调用约定，被调用者完全不知道堆栈上实际存在多少参数。可变参数的东西存在于语法中（允许编译器进行检查），并且在编译时生成正确的代码；但是由于在运行时被调用者不知道真正的参数数量，除非你将其作为（第一个）参数传递，否则即使使用可变参数也可以产生相同类型的“未定义行为”。 - ShinTakezou

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@SDX2000，我可能没有表达清楚（这是我的错，不是你的）。我的意思是：使用可变参数，函数可以处理任意数量的参数（是的，必须告诉它有多少个参数，可以使用“格式字符串”或哨兵）。对于非可变参数，函数被定义为具有N个参数，并且它只能获取这些N个参数（当然，放置任何不可移植的堆栈技巧除外）。 - paxdiablo

1

或者换句话说 - 声明了一个函数 f();，编译器在调用该函数时可以自由使用被调用者清理堆栈的调用约定，例如 x86 上的 stdcall。但对于真正的可变参数函数，则不行。 - caf

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它可以正常运行，因为int f()意味着其他答案已经解释过的：它表示参数数量未指定。这意味着您可以使用您想要的参数数量来调用它（也可以超过3个），而编译器不会报错。

它之所以在“内部”工作的原因是因为参数被推入堆栈，然后在f函数中“从”堆栈中访问。如果您传递0个参数，则函数的、j、k“对应”于函数PoV中的垃圾值。尽管如此，您仍然可以访问它们的值。如果您传递1个参数，则其中一个i，j，k访问该值，其他值则获取垃圾值。以此类推。

请注意，如果参数以其他方式传递，相同的推理也适用，但无论如何这些约定都在使用中。这些约定的另一个重要方面是被调用者不负责调整堆栈；这由知道实际推送了多少参数的调用者负责。如果不是这样，f的定义可能会暗示它需要“调整”堆栈以“释放”三个整数，这将导致某种崩溃。

你所编写的代码对于当前标准来说是可以的（在gcc编译时即使加了-std=c99 -pedantic，也没有警告；有一个警告，但只是关于定义前缺少int的问题），尽管许多人认为这是"过时特性"并且很讨厌。当然，在示例代码中你的用法并没有展示出任何有用性，相反使用原型更能帮助消除错误！（但我仍然更喜欢C而不是Ada）

补充

更加 "有用" 的用法不会引起 "未定义行为" 问题，可以是：

#include<stdio.h>
int f();

int main()
{

    f(1);
    f(2,2);
    f(3,2,3);
}

int f(int i,int j,int k)
{
  if ( i == 1 ) printf("%d\n", i);
  if ( i == 2 ) printf("%d %d\n", i, j);
  if ( i == 3 ) printf("%d %d %d\n", i, j, k);
}

- ShinTakezou

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我严重反对说OP所写的代码是"fine"。这段代码很容易崩溃 - 例如，在像"stdcall"这样的"被调用者调整堆栈"的调用约定下。如果省略f(1);和f(1, 2);这两个函数调用，那么这段代码就没问题了。 - caf

遗憾的是，类似Pascal的调用约定已经不再使用（我不会说从不使用，但在C语言中它们几乎不被使用）。请参见其他评论，我已经放置了一些代码，以便人们可以专注于回答他的问题，而不是关注他编写的快速导致“未定义行为”的代码，但仍然展示了真正问题的要点。 - ShinTakezou

@caf 为了让我的话更加清晰，最近我写了一些用于编程竞赛的代码。我很难说这是好的 C 代码；但这不是编程竞赛的重点，因此不值得专注于它：从编程竞赛的角度来看，它是“好”的代码。为了展示用户的问题，代码很好并且可以正常工作（即没有编译时错误或崩溃）；正如在评论中已经写过的那样，“f（1）和f（1,2）链接到f（int，int，int）”部分让我想他认为应该会出现错误（顺便说一下，对于 C++ std 来说，它会给出编译时错误，这可能对 OP 更合理）。 - ShinTakezou

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当然，但我觉得指出它仅仅是因为他实现的偶然而运行（只要它没有崩溃），而不是由语言设计，这也很重要。顺便说一下，Win32 API使用被调用者调整堆栈的调用约定... - caf

@caf C标准函数并没有这个功能，因此据我所知，他可以使用这个“特性”而确信它不会崩溃。另一方面，如果要说一个函数期望不同的调用约定，则必须添加一个特殊的“属性”，我相信在这种情况下编译器会发出警告/错误。当然，重要的是要说出来，作为一个附注。但是，在这个主题上有更多的内容比为什么通常可以这样做！ - ShinTakezou

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当你使用g++编译器编译相同的程序时，会看到以下错误 -

g++ program.c
program.c: In function `int main()':
program.c:2: error: too many arguments to function `int f()'
program.c:6: error: at this point in file
program.c:2: error: too many arguments to function `int f()'
program.c:7: error: at this point in file
program.c:2: error: too many arguments to function `int f()'
program.c:8: error: at this point in file
program.c: At global scope:
program.c:12: error: ISO C++ forbids declaration of `f' with no type

使用带有 -std=c99 选项的 gcc 只会产生警告

使用与 g++ 默认设置相同的标准编译同一程序，会出现以下信息：

gcc program.c -std=c++98
cc1: warning: command line option "-std=c++98" is valid for C++/ObjC++ but not for C

我的答案是C编译器遵循的标准与C++遵循的标准不同，前者没有后者那么严格。

- pankajt

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在C语言中，声明至少要声明返回类型。所以

int f();

声明一个返回类型为int的函数。这个声明不包含函数所需参数的任何信息。函数的定义为

f(int i,int j,int k)
{

    printf("%d %d %d",i,j,k);
}

现在已知该函数需要三个int参数。如果您使用与定义不同的参数调用函数，则不会得到编译时错误，而是运行时错误（或者如果您不喜欢错误的负面含义：“未定义的行为”）。C编译器标准并不强制捕获这些不一致之处。

为了防止这些错误，您应该使用适当的函数原型，例如

f(int,int,int);           //in your case
f(void);                  //if you have no parameters

- Lucas

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- paxdiablo · Accepted Answer

你对"error"这个术语的定义与我不同 :-) 当你调用你的f函数前两次时会打印出什么？我的输出是：

1 -1216175936 134513787
1  2          134513787
1  2          3

对于我的三个函数调用。

你看到的是C语言早期人们在函数调用中随意而自由的一个遗留问题。

所有发生的事情就是你正在调用一个函数f，它从堆栈中打印出三个值（即使你只给了一个或两个值）。当你没有提供足够的值时，你的程序很可能会使用已有的值，这通常会导致在读取时出现数据问题，并在写入时导致灾难性故障。

这是完全可编译的，但非常不明智的C代码。我指的是“未定义行为”的字面意思（特别是指C99：“如果表示所调用函数的表达式具有不包括原型的类型，则如果参数的数量不等于参数的数量，则行为未定义”）。

你应该提供完整的函数原型，例如：

void f(int,int,int);

为确保编译器能够检测到这个问题，在可变参数函数中使用省略号 (...)。

顺便说一下，通常在背后发生的是调用函数从以下堆栈开始：

12345678
11111111

并将两个值推入堆栈（例如），以便它最终看起来像：

当被调用的函数使用栈上的前三个值时（因为它需要这些值），它发现栈中有1、2和11111111。

它执行所需的操作，然后返回，调用函数会清除掉那两个值（这被称为调用者清理策略）。如果有人试图使用被调用者清理策略进行此操作，那么将会遇到麻烦 :-) 尽管在C语言中这相当少见，因为这样做会使可变参数函数（如printf）变得有些困难。