C语言 语义陷阱

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C语言 语义陷阱

鹿九丸   2022-05-28 我要评论

1 指针与数组

  • C语言中只有一维数组。数组中的元素可以是任意类型的对象,这也是多维数组构建的理论基础所在
  • 对于一个数组,我们只能做两件事:确定该数组的大小以及获得该数组下标为0的元素的指针。任何一个数组下标运算都等同于一个对应的指针运算。
  • 数组名代表首元素的地址,无法对其进行++或者–操作,换句话说,我们无法改变数组名(表示的值),因为数组名是个常量,无法进行修改。

2 非数组的指针

下面有一段程序,指出它的错误:

char *r;
r = malloc(strlen(s)+strlen(t));
strcpy(r,s);
strcat(r,t);
  • malloc有可能无法提供请求的内存,这种情况下malloc函数会通过返回一个空指针来作为“内存分配失败”事件的信号。
  • 给r分配的内存在使用完毕后应该及时释放。
  • 前面的例程在调用malloc函数时并未分配足够的内存,因为字符串还包含结束标志'\0'。

3 作为参数的数组声明

1.下面列举的两种写法是等价的:

char hello[] = "hello";
printf("%s\n",hello);//写法1
printf("%s\n",&hello);//写法2

原因:数组名hello代表数组hello首元素的地址。

2.下面的两种写法是等价的:

int strlen(char s[])
{
	/*具体内容*/
}
int strlen(char *s)
{
	/*具体内容*/
}

注意下面的两种写法:

extern char *hello;
extern char hello[];

这两种写法虽然是都是正确的,但是不同的形式传递给我们的意思却是完全不一致的,我们要根据具体情况进行使用。

4 空指针并非空字符串

注意:空指针不能对其进行解引用。

同时注意不能出现下述写法:

if(strcmp(p,(char*)0)==0)
	···

这种写法是非法的,原因在于库函数strcmp的实现中会包括一个操作,用于查看它的指针参数所指向的内容,即对空指针进行了解引用。

也不能出现下述写法:

假设p是空指针

printf(p);
printf("%s",p);
//当然,这两种写法是等价的

这种行为是未定义的。

5 边界计算与不对称边界

在我们写循环是最好这样来写:

int i = 0;
for(i = 0;i < 10; i++)
	···

这样写能够更好的看出循环的次数,即10次。

当数组中有10个元素时,下标的取值范围为0到9,但是当我们不需要引用这个元素时只需要引用这个元素的地址时,我们可以这样写

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
for(int i = 0;&arr[i]<&(arr[10]);i++)
	···

这样可以顺利打印出数组元素从1到10的数字,

ANSI C标准明确允许这种用法:数组中实际不存在的"溢界"元素的地址位于数组之外所占内存之后,这个地址可以用于进行赋值和比较。当然,如果要引用该元素,那就是非法的了。对于实际去读取这个元素的值,这种做法的结果是未定义的,而且极少有编译器能偶检测出这个错误。当然,如果试图去修改这个元素,必然会导致程序崩溃,属于非法访问了!

6 求值顺序

C语言中只有四个运算符(&&、||、?:和,)存在规定的求值顺序。==运算符&&和运算符||首先对左侧操作数求值,只有在需要时才对右侧操作数求值。==运算符?:有三个操作数:在a?b:c中。操作数a首先被求值,根据a的值再求操作数b或c的值(此时b或c两个表达式根据前面a表达式的结果只会执行一个)。逗号运算符则首先对左侧操作数求值,然后"丢弃该值",再对右侧操作数求值。

注意:分割函数的参数并非逗号运算符。例如,x和y在函数f(x,y)中的求值顺序是未定义的,而在函数g((x,y))中却是确定的先x后y的循序。在后一个例子中,函数g只有一个参数。这个参数的值是这样求得的:先对x求值,然后“丢弃”x的值,接着求y的值。

这种求值顺序的存在使得某些“错误”的程序变为了正确,且在执行后得出正确的结果:

if(count!=0 && sum/count < smallaverage)
	···

注意:C语言中其它所有的运算符对其操作数求值的顺序是未定义的。特别是,赋值运算符并不保证任何求值循序。

例如:下面的这中从数组x中复制前n个元素到数组y中的做法是不正确的,因为它对求值顺序做了太多的假设:

i = 0;
while(i < n)
	y[i] = x[i++];

上面的代码假设y[i]的地址将在i的自增操作指向之前被求值,但这是不一定的,这依赖于编译器的具体实现。同样,下面的这种写法也是不正确的:

i = 0;
while(i<n)
	y[i++] = x[i];

修改成下面这种写法即可正常工作:

i = 0;
while(i<n)
{
	y[i] = x[i];
	i++;
}

当然,这种写法也可以简写为:

for(i = 0;i < n;i++)
	y[i] = x[i];

7 整数溢出

无符号整数不会发生溢出,这是C语言所规定的,如果结果大于所能表示的最大值M,则模(M+1),也就是发生了截断现象。

两个有符号整数进行相加时会发生溢出,而且溢出的结果是未定义的。

下面是一种错误的检查方式:

if(a + b < 0)
	complain();

因为当a+b却是发生溢出时,所有关于结果如何假设都不再可靠。

下面是两种正确的方式:

//方法一:
if((unsigned)a + (unsigned) > INT_MAX)
	complain();
//方法二:
if(a > INT_MAX - b)
	complain()

8 为函数提供返回值

C语言种常常通过return 返回一个值来告知操作系统的执行是成功还是失败,典型的处理方案是。返回值为0表示程序执行成功,返回值为非0则表示程序执行失败。我们常常会在程序的末尾加上return 0操作。

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