function 局部变量的返回如何工作？ [复制]

Question

这个问题在这里已经有了答案：

错误：function 返回局部变量的地址(8个回答)

C 中的未定义行为是什么？ [重复] （5个答案）

5 个月前关闭。

我对局部变量的return感到困惑：变量、它的地址和使用指针的返回地址。

第一的：

#include <stdio.h>

int returner(void);

int main(void)
{
    printf("The value I got is = %d\n", returner());
    return 0;
}

int returner(void)
{
    int a = 10;
    return a;
}

Output：

The value I got is = 10

尽管在 function 返回后 go 应该在 scope 之外返回局部变量，但它是如何工作的？

第二：

#include <stdio.h>

int *returner(void);

int main(void)
{
    int *pointer = returner();
    printf("The value I got is = %d\n", *pointer);
    return 0;
}

int *returner(void)
{
    int a = 10;
    return &a;
}

Output：

Test.c: In function 'returner':
Test.c:15:12: warning: function returns address of local variable [-Wreturn-local-addr]
   15 |     return &a;

为什么地址没有返回，虽然返回的值和第一个样本一样？

第三：

#include <stdio.h>

int *returner(void);

int main(void)
{
    int *pointer = returner();
    printf("The value I got is = %d\n", *pointer);
    return 0;
}

int *returner(void)
{
    int a = 10;
    int *ptr = &a;
    return ptr;
}

Output：

The value I got is = 10

现在，此方法如何返回局部变量的地址并打印其正确值，尽管变量应该 go 出 scope / 在 function 返回后被销毁？

请解释这些方法如何工作的三种情况。

Answer 1

在 C 中，返回是按值。

第一个代码返回a的值，即 10，这很好，它只是局部变量a的副本。

第二个代码返回指向a的指针的值，即它的地址。 恰好在 function 超出 scope 之后，该地址将无效，并且存储在该地址中的局部变量的生命周期结束。 编译器足够聪明，可以检测到这一点并警告您。

第三个代码不同，有一个来自另一个指针的地址分配，编译器不会进一步检查分配的地址是否有效，额外的间接层会使编译器关闭。

output 继续为10 ，但这是偶然的，它是未定义的行为，因此，这是可能的结果之一。 这种构造没有标准化的行为，为了演示它，我稍微调整了一下。 正如您在此处看到的https://godbolt.org/z/eKerdM ，启用了优化-O3 。

使用clang程序输出一些随机值：

 The value I got is = -1313555320

并且不会产生任何警告。

而gcc进一步验证并检测到有问题的分配：

 <source>: In function 'returner': <source>:16:12: warning: function returns address of local variable [-Wreturn-local-addr] 16 | return ptr; | ^~~ <source>:14:9: note: declared here 14 | int a = 10; | ^

程序输出 0：

 The value I got is = 0

在这两种情况下，值都不再正确，并且clang行为与gcc不同。

Answer 2

• Output 首先：返回值（没有范围）。
• Output 第二：您试图从 scope 中返回执行go 的地址。
• Output 第三：尽管您尝试做与以前相同的事情，但编译器没有检测到问题。 然而，返回的指针同样有问题。

Answer 3

int returner(void)
{
    int a = 10;
    return a;
}

上面的function按值返回一个int ，就return而言，相当于写了return 10;

int *returner(void)
{
    int a = 10;
    return &a;
}

上面是他们所谓的“未定义行为”的一个例子——有时它可能会起作用，但它并不健全。 返回的地址是指 function 调用堆栈上的 position 用于为 function 局部变量提供存储。 returner在返回者返回后不再保留用于持有int a ，尽管它可能没有被重用，并且在该地址可能仍然具有值10 ，一段时间后，无法保证。

第三个例子与第二个没有太大区别。 行为可能与第二种不同，因为堆栈分配不同，但不应期望两者都能始终如一地工作或可移植。

Answer 4

从 function 返回的是a的值，就像传递给函数的是其参数的值一样。

您唯一需要担心退出 scope 是当您返回指向具有自动存储持续时间的本地 function 变量的指针时，即：

int *badFunction ()
{
   int ret[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
   return ret;
}

在这种情况下，返回的值是指向数组ret的指针，但是，由于当badFunction退出时ret超出 scope ，因此返回的指针显然是无效的。 解决方法是使用具有static存储持续时间或堆的变量。

在您的情况下，使用普通的旧int ，您无需担心 scope。