strcmp函数返回的奇怪值

Question

在检查strcmp函数的返回值时，我发现gcc存在一些奇怪的行为。下面是我的代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

char str0[] = "hello world!";
char str1[] = "Hello world!";

int main() {
    printf("%d\n", strcmp("hello world!", "Hello world!"));
    printf("%d\n", strcmp(str0, str1));
}

当我使用clang编译时，两次调用strcmp函数均返回32。但是，当我使用gcc编译时，第一次调用返回1，第二次调用返回32。我不明白为什么在使用gcc编译时，第一次和第二次调用strcmp会返回不同的值。

以下是我的测试环境：

• Ubuntu 18.04 64位
• gcc 7.3.0
• clang 6.0.0

- fips197

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这里有什么“奇怪”的地方？ - melpomene

这个标准只规定了结果的符号，没有规定大小。如果字符串相等，则结果为零；如果第一个字符串排在第二个字符串之前，则结果为负数；如果第二个字符串排在第一个字符串之后，则结果为正数。在您的例子中，1和32都是正数；就该标准而言，它们的结果是相同的，因此您的代码应该写成对这些差异不敏感。 - Jonathan Leffler

顺便提一下，'h'和'H'之间的差异是32。巧合吗？ - Christian Gibbons

不要关注返回的值本身，只需要关注它是否为负数、零或正数。如果您坚持想了解具体细节，请尝试检查所使用库的源代码（gnu libc: https://www.gnu.org/software/libc/）。 - pmg

谢谢回复，但我已经查看了man页面和ISO文档，所以我知道确切的返回值未指定。我只想知道为什么在GCC中字面字符串和数组字符串之间会有差异。 - fips197

很可能是重复的问题：在将字符串作为指针或字面值传递时，strcmp（）返回值不一致……简而言之，两种方法都是有效的，你看到的是优化的效果。 - Shafik Yaghmour

Answer 1

看起来你没有启用优化（例如-O2）。

从我的测试结果来看，即使在没有优化的情况下（-O0），gcc也始终能够识别具有常量参数的strcmp并进行优化。而Clang需要至少-O1才能这样做。

这就是差异所在：由clang生成的代码调用了两次strcmp，但由gcc生成的代码在第一种情况下只执行printf（“％d \ n”，1），因为它知道'h' > 'H'（按ASCII码比较）。这实际上只是常量折叠。

示例：https://godbolt.org/z/8Hg-gI

正如其他答案所解释的那样，任何正数都可以表示第一个字符串大于第二个字符串，因此编译器优化程序只选择1。strcmp库函数显然使用不同的值。

- melpomene

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虽然让Clang和GCC编译程序时能够产生相同输出或不同输出的结果很有趣，但我不喜欢将其解释为优化或缺乏优化是导致输出差异的原因。更好的做法是将其概括为“实现细节”，因为优化只是导致结果可能不同的原因之一，无论是在特定情况下还是（更多地）在一般情况下。 - John Bollinger

您还可以使用-fbo-builtin来观察其中一些效果。 - Shafik Yaghmour

Answer 2

标准定义了strcmp的结果。如果lhs在词典序中出现在rhs之前，则结果为负数，如果它们相等，则为零，否则为正数，表示lhs在词典序中出现在rhs后面。

如何实现以及返回什么完全取决于实现方式。在程序中不能依赖特定的值，否则它们将不具备可移植性。只需使用比较符（<、>、==）进行检查即可。

请参见https://en.cppreference.com/w/c/string/byte/strcmp

背景

一种简单的实现可能只需计算每个字符c1 - c2的差异，并一直执行此操作，直到结果不为零或其中一个字符串结束。结果将是第一个字符的数字差异，在这个字符中两个字符串不同。

例如，这是GLibC的实现：https://sourceware.org/git/?p=glibc.git;a=blob_plain;f=string/strcmp.c;hb=HEAD

- Benjamin Maurer

Answer 3

strcmp函数只会返回大于零、零或小于零的值，但没有规定这些正值和负值应该是什么。

- Some programmer dude

Answer 4

strcmp返回的确切值，如果字符串不相等，则未指定。根据man页：

#include <string.h>
int strcmp(const char *s1, const char *s2);
int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n);

The strcmp() and strncmp() functions return an integer less than, equal to, or greater than zero if s1 (or the first n bytes thereof) is found, respectively, to be less than, to match, or be greater than s2.

自从str1比str2更大，因此该值必须为正数，在这两种情况下都是如此。

至于两个编译器之间的区别，似乎clang返回对应不匹配字符的ASCII值之间的差异，而gcc则选择简单的-1、0或1。两者都是有效的，因此您的代码只需要检查值是否为0、大于0或小于0即可。

- dbush

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有趣的一点是，当传入字符串文字时，gcc只会返回1。我怀疑它可能是一种优化，因为它知道结果总是相同的。 - Christian Gibbons