C 中的“返回”從根本上做了什么？

Question

直到今天，我對function和返回語句的概念的理解是這樣的：

當控件到達 function 的末尾時，控件返回給調用者（函數）。 無論 function 是否有return語句，都會發生這種情況。

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ISO C 退出（）

在閱讀C 程序的終止時，我看到了來自 ISO C (7.22.4.4.6) 的聲明 -

出口 function 無法返回其調用者。

這種說法與我之前的理解相矛盾。

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ISO C 退貨聲明

所以我檢查了 ISO C 對return語句的評論（6.8.6.4）並發現了這個：

1. 帶有表達式的 return 語句不應出現在返回類型為 void 的 function 中。 沒有表達式的 return 語句只能出現在返回類型為 void 的 function 中。
2. return 語句終止當前 function 的執行並將控制返回給其調用者。 function 可能有任意數量的返回語句。

我的新結論

1. “返回”語句使宿主環境強制將控制權返回給調用者（函數）。
2. 對於返回類型為void的函數，如果它包含return語句，則宿主環境必須將控制權返回給調用者（函數）。 否則（即，如果不存在return語句），則宿主環境可能會將控制返回給調用者。
3. 默認情況下，許多實現選擇將控制返回給調用者 function，即使被調用者 function 沒有return語句，但exit()的情況除外（此異常也可能擴展到其他一些函數）。

我的結論正確嗎？

Answer 1

您的功能在您的程序中。 它們不是宿主環境的一部分。 宿主環境在你的程序之外。 在普通的通用多用戶系統中，主機環境是操作系統（包括用於執行程序的命令行 shell 之類的東西）。

return語句返回到程序內部的調用函數。 流向 function 的結束}的程序控制將控制返回給調用 function。調用exit不會返回到程序內部的 function； 它向操作系統發出終止程序的請求。 （但是，在發出此最終請求之前， exit可能會執行各種清理工作並調用 exit 處理程序，因此程序中的某些函數可能仍會在程序終止之前執行。）

Answer 2

當然，您從標准中引用的所有內容都是正確的，並且沒有矛盾。

出口（）

但是exit() function 的描述與 return 語句的作用無關。 這主要是因為它不包含一個，或者至少永遠不會包含一個。 它也永遠不會走到盡頭。 相反，它指示操作系統，例如 Linux 或 Windows，完全停止執行程序，而程序仍在執行退出 function。這就是exit()永遠不會返回的原因：它只是停止並從 memory 中刪除，而不是一起使用程序的 rest。 它不僅不返回； 沒有什么可以返回的了。

函數調用和返回

function 調用本質上是跳轉到不同的機器代碼指令，加上一些細節。 例如，存儲我們跳轉的地址，以便我們知道在 function 結束時從哪里繼續，arguments 存儲在某個地方，以便被調用的 function 可以訪問它們。 從 function 返回也是一次跳轉到記憶的返回地址，加上一些細節，比如將返回值（如果有的話）放在調用者可以訪問的地方。 到達 function 的末尾完全等同於擊中 return 語句，沒有功能差異。

“調用”function 的代碼以及從中返回的代碼完全由編譯器生成。 不涉及操作系統。 該代碼是編譯器生成的二進制文件的一部分。

使用操作系統設施

相比之下，終止程序是每個操作系統為程序提供的基本服務之一。 執行此操作的代碼不是程序的一部分，而是操作系統的一部分，如 Linux 或 Windows。想要使用此類操作系統服務的程序必須進行系統調用² 。 Windows 下的一個這樣的調用可能是ExitProcess() ，這可能是 C 標准庫的exit()實現在某個時刻調用的 Windows。因為這將導致 Windows 停止當前進程，在exit()之后的代碼永遠不會執行，包括任何將控制返回給調用 function 的代碼，例如main() 。

C 程序在操作系統之間可移植的原因之一是一個包裝器，它保護 C 程序免受任何給定操作系統¹的特殊性：標准 C 庫。

如果沒有標准庫，C 的 Windows 程序將調用ReadFile()或ExitProcess()而 Posix 程序將調用read()或_exit() 。 將程序從一個操作系統移植到另一個操作系統需要更改源代碼。 相比之下，僅使用標准庫調用fread()和exit()的 C 程序（該頁面包含 Posix 平台特定_exit() function 以及標准 C 庫 function exit()的文檔）將重新在具有帶標准庫的 C 編譯器的任何平台上編譯：適應新操作系統只需一次，然后可用於所有程序。

你的問題

現在我們可以回答您的問題了。

1. 不， return語句不會引起與操作系統的任何交互。 一切都在運行過程中，沒有任何系統資源被使用或釋放。 ^3個

2. 因為return語句或因為到達 function 的末尾而返回是完全等價的。 生成的代碼是完全等價的。 在這兩種情況下，都必須將控制流返回給調用方 function。 （ exit() function 不返回的原因是因為它在到達結束或返回語句之前終止了進程。如果它確實到達其中任何一個，它將返回並且調用者將恢復執行。）

3. 這在上一段中已經回答； 只是為了澄清：當達到 function 的末尾時，符合要求的實現不能自由選擇返回或不返回調用者； 它總是必須這樣做。 exit() function 永遠不會結束。

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¹值得注意的是，操作系統本身已經提供了一個標准化層：每個使用 Windows API 的程序都可以使用ReadFile() ，與特定機器上使用的特定文件系統和 I/O 芯片組無關。 C 標准庫是這些抽象層之上的抽象/標准化層。

²我在這里將“系統調用”稍微寬松地用作“本機操作系統 API 中的函數”。

³除非 function 在單獨的任務中執行，這完全是另一回事。