C 返回包含数组的结构

以下是gcc 4.4.4下的简单代码

#include<stdio.h>

typedef struct Foo Foo;
struct Foo {
    char f[25];
};

Foo foo(){
    Foo f = {"Hello, World!"};
    return f;
}

int main(){
    printf("%s\n", foo().f);
}

---

很好。使用

-std=c99

编译时，这两个版本都可以工作。我只是调用未定义的行为，还是标准中的某些内容发生了更改，从而允许代码在C99下工作？为什么在C89下会崩溃？

printf

有点滑稽，因为它是需要执行的函数之一。因此，让我们通过编写一个helper函数

bar

来分解它。稍后我们将返回到

printf

（我使用的是“gcc（ubuntu4.4.3-4ubuntu5）4.4.3”）

取而代之的是：

bar(foo().f); // error: invalid use of non-lvalue array

好的，这是一个错误。在C和C++中，不允许按值传递数组。您可以通过将数组放在结构中来解决此限制，例如

voidbar2（foof）{…}

但是我们没有使用这种变通方法——我们不允许按值传入数组。现在，您可能认为它应该衰减为

char*

，允许您通过引用传递数组。但是，只有当数组有地址（即是左值）时，衰减才起作用。但是临时变量，比如函数的返回值，生活在一个没有地址的魔域中。因此，您不能使用临时用户的地址

&

。简而言之，我们不允许获取临时地址，因此它不能衰减为指针。我们不能通过值传递它（因为它是一个数组），也不能通过引用传递它（因为它是临时的）

我发现以下代码有效：

bar(&(foo().f[0]));

但老实说，我认为这是可疑的。这不是违反了我刚才列出的规则吗

完整地说，这是一个完美的工程：

Foo f = foo();
bar(f.f);

变量

f

不是临时变量，因此我们可以（隐式地，在衰减期间）获取它的地址

printf、32位对64位和古怪 我答应再提一次printf。根据上面的说明，它应该拒绝将foo（）.f传递给任何函数（包括printf）。但是printf很有趣，因为它是vararg函数之一。gcc允许自己将数组按值传递给printf

当我第一次编译并运行代码时，它处于64位模式。直到我编译成32位（

-m32

到gcc），我才发现我的理论得到了证实。果然，我犯了一个错误，就像原来的问题一样。（我得到了一些乱七八糟的输出，但在64位时没有segfault）

我实现了我自己的

my_printf

（使用vararg无意义），它在打印

char*

指向的字母之前打印了

char*

的实际值。我这样称呼它：

my_printf("%s\n", f.f);
my_printf("%s\n", foo().f);

这是我得到的输出（）：

第一个指针值

0xffc14eb3

是正确的（它指向字符“Hello，world！”），但请看第二个

0x6c6548

。这是地狱的ASCII码（逆序-小尾端或类似的东西）。它将数组按值复制到printf中，前四个字节被解释为32位指针或整数。此指针不指向任何合理的位置，因此程序在尝试访问该位置时崩溃

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我认为这违反了标准，只是因为我们不允许按值复制数组。

在MacOS X 10.7.2上，GCC/LLVM 4.2.1（'i686-apple-darwin11-LLVM-GCC-4.2（GCC）4.2.1（基于apple Inc.build 5658）（LLVM build 2335.15.00'）和GCC 4.6.1（我构建的）以32位和64位模式编译无警告的代码（在

-Wall-Wextra

下）。这些程序运行时都没有崩溃。这就是我所期望的；代码在我看来很好

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也许Ubuntu上的问题是特定版本的GCC中的一个bug，这个bug已经被修复了？

我相信C89/C90和C99中都没有定义这个行为

foo（）.f

是数组类型的表达式，特别是

char[25]

。6.3.2.1p3表示：

除非它是sizeof运算符的操作数或一元数 &运算符，或用于初始化数组的字符串文字，或 类型为“类型的数组”的表达式转换为 类型为“指针指向类型”且指向初始值的表达式 数组对象的元素，并且不是左值。如果数组对象 已注册存储类，行为未定义

在这种特殊情况下（由函数返回的结构元素数组）的问题是没有“数组对象”。函数结果由值返回，因此调用

foo（）

的结果是

struct foo

类型的值，

foo（）.f

是

char[25]

类型的值（不是左值）

据我所知，这是C（直到C99）中唯一一个可以使用数组类型的非左值表达式的情况。我要说的是，试图访问它的行为没有被遗漏定义，很可能是因为标准的作者（可以理解的是IMHO）没有想到这个案例。在不同的优化设置下，您可能会看到不同的行为

新的2011年C标准通过发明一种新的存储类来修补这个死角。（链接到C11之前的最新草案）如6.2.4p8所示：

具有结构或并集类型的非左值表达式，其中 结构或联合包含数组类型的成员（包括， 递归地，所有包含的结构和联合的成员）引用 具有自动存储持续时间和临时生存期的对象。 它的生存期从表达式求值及其初始值开始 value是表达式的值。当 对包含完整表达式或完整声明符的的求值结束。 任何使用临时生存期修改对象的尝试都会导致 未定义的行为

因此，程序的行为在C11中有很好的定义。直到你得到C

Foo f = foo();
bar(f.f);

my_printf("%s\n", f.f);
my_printf("%s\n", foo().f);

arg = 0xffc14eb3        // my_printf("%s\n", f.f); // worked fine
string = Hello, World!
arg = 0x6c6c6548        // my_printf("%s\n", foo().f); // it's about to crash!
Segmentation fault

[...]
int main(void ) {
    struct Foo temp = foo();
    printf("%s\n", temp.f);
}