深入了解c語言_從編譯器的角度考慮問題_紀念Dennis Ritchie先生

開源中國：

從這段代碼裡你看到了什麼問題？我們都知道，這段程式裡少了一個#include <stdio.h> 還少了一個return 0;的傳回語句。

　　不過，讓我們來深入的學習一下，這段代碼在C++下無法編譯，因為C++需要明确聲明函數。這段代碼在C的編譯器下會編譯通過，因為在編譯期，編譯器會生成一個printf的函數定義，并生成.o檔案，連結時，會找到标準的連結庫，是以能編譯通過。

　　但是，你知道這段程式的退出碼嗎？在ANSI-C下，退出碼是一些未定義的垃圾數。但在C89下，退出碼是3，因為其取了printf的傳回值。為 什麼printf函數傳回3呢？因為其輸出了’4′, ’2′,’\n’ 三個字元。而在C99下，其會傳回0，也就是成功地運作了這段程式。你可以使用gcc的 -std=c89或是-std=c99來編譯上面的程式看結果。

　　另外，我們還要注意main()，在C标準下，如果一個函數不要參數，應該聲明成main(void)，而main()其實相當于main(…)，也就是說其可以有任意多的參數。

我們再來看一段代碼：

　　這個程式會輸出什麼？

　　我相信你對a的輸出相當有把握，就分别是4，5，6，因為那個靜态變量。對于c呢，你應該也比較肯定，那是一堆亂數。

但是你可能不知道b的輸出會是什麼？答案是1，2，3。為什麼和c不一樣呢？因為，如果要初始化，每次調用函數裡，編譯器都要初始化函數棧空間，這太費性能了。但是c的編譯器會初始化靜态變量為0，因為這隻是在啟動程式時的動作。

　　全局變量同樣會被初始化。

　　說到全局變量，你知道 靜态全局變量和一般全局變量的差别嗎？是的，對于static 的全局變量，其對連結器不可以見，也就是說，這個變量隻能在目前檔案中使用。

我們再來看一個例子：

　　你知道這段代碼會輸出什麼嗎？A) 一個随機值，B) 42。A 和 B都對（在“在函數外存取局部變量的一個比喻”文中的最後給過這個例子），不過，你知道為什麼嗎？

　　如果你使用一般的編譯，會輸出42，因為我們的編譯器優化了函數的調用棧（重用了之前的棧），為的是更快，這沒有什麼副作用。反正你不初始化，他就是随機值，既然是随機值，什麼都無所謂。

　　但是，如果你的編譯打開了代碼優化的開關，-O，這意味着，foo()函數的代碼會被優化成main()裡的一個inline函數，也就是說沒有函數調用，就像宏定義一樣。于是你會看到一個随機的垃圾數。

下面，我們再來看一個示例：

　　這段程式會輸出什麼？，你會說是，3，4，7。但是我想告訴你，這也有可能輸出，4，3，7。為什麼呢？ 這是因為，在C/C++中，表達的評估次序是沒有标準定義的。編譯器可以正着來，也可以反着來，是以，不同的編譯器會有不同的輸出。你知道這個特性以後， 你就知道這樣的程式是沒有可移植性的。

　　我們再來看看下面的這堆代碼，他們分别輸出什麼呢？

隻有示例一，示例三，示例四輸出42，而示例二和五的行為則是未定義的。關于這種未定義的東西又叫Sequence Points，因為這會讓編譯器不知道在一個表達式順列上如何存取變量的值。比如a = a++，a + a++，不過，在C中，這樣的情況很少。

下面，再看一段代碼：（假設int為4位元組，char為1位元組）

這個代碼會輸出什麼?

a) 9，10

b)12, 12

c)12, 16

答案是C，我想，你一定知道位元組對齊，是向4的倍數對齊。

　　但是，你知道為什麼要位元組對齊嗎？還是因為性能。因為這些東西都在記憶體裡，如果不對齊的話，我們的編譯器就要向記憶體一個位元組一個位元組的取，這樣一來，struct X，就需要取9次，太浪費性能了，而如果我一次取4個位元組，那麼我三次就搞定了。是以，這是為了性能的原因。

　　但是，為什麼struct Y不向12 對齊，卻要向16對齊，因為char d; 被加在了最後，當編譯器計算一個結構體的尺寸時，是邊計算，邊對齊的。也就是說，編譯器先看到了int，很好，4位元組，然後是 char，一個位元組，而後面的int又不能填上還剩的3個位元組，不爽，把char b對齊成4，于是計算到d時，就是13 個位元組，于是就是16啦。但是如果換一下d和c的聲明位置，就是12了。

　　另外，再提一下，上述程式的printf中的%d并不好，因為，在64位下，sizeof的size_t是unsigned long，而32位下是 unsigned int，是以，C99引入了一個專門給size_t用的%zu。這點需要注意。在64位平台下，C/C++ 的編譯需要注意很多事。你可以參看《64位平台C/C++開發注意事項》。

下面，我們再說說編譯器的Warning，請看代碼：

考慮下面兩種編譯代碼的方式 ：

1

2

3

<code>cc -Wall a.c</code>

<code>cc -Wall -O a.c</code>

　　

前一種是不會編譯出a未初化的警告資訊的，而隻有在-O的情況下，再會有未初始化的警告資訊。這點就是為什麼我們在makefile裡的CFLAGS上總是需要-Wall和 -O。

最後，我們再來看一個指針問題，你看下面的代碼：

假如我們的a的位址是：0Xbfe2e100, 而且是32位機，那麼這個程式會輸出什麼？

第一條printf語句應該沒有問題，就是 bfe2e100

第二條printf語句你可能會以為是bfe2e101。那就錯了，a+1，編譯器會編譯成 a+ 1*sizeof(int)，int在32位下是4位元組，是以是加4，也就是bfe2e104

第三條printf語句可能是你最頭疼的，我們怎麼知道a的位址？我不知道嗎？可不就是bfe2e100。那豈不成了a==&amp;a啦？這怎麼 可能？自己存自己的？也許很多人會覺得指針和數組是一回事，那麼你就錯了。如果是 int *a，那麼沒有問題，a == &amp;a。但是這是數組啊a[]，是以&amp;a其實是被編譯成了 &amp;a[0]。

第四條printf語句就很自然了，就是bfe2e114。

看過這麼多，你可能會覺得C語言設計得真拉淡啊。不過我要告訴下面幾點Dennis當初設計C語言的初衷：

今天很多語言進化得很進階了，文法也越來越複雜和強大，但是C語言依然光芒四射，Dennis離世了，但是C語言的這些設計思路将永遠不朽。

 本文轉自二郎三郎部落格園部落格，原文連結：http://www.cnblogs.com/haore147/p/3649088.html，如需轉載請自行聯系原作者