语义陷阱

Posted 2022-04-06 鹿九丸

第三章. 语义陷阱

• • 3.1 指针与数组
  • 3.2 非数组的指针
  • 3.3 作为参数的数组声明
  • 3.4 空指针并非空字符串
  • 3.5 边界计算与不对称边界
  • 3.6 求值顺序
  • 3.9 整数溢出
  • 3.10 为函数提供返回值

3.1 指针与数组

1. 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
2. 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。
3. 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。

3.2 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);

1. 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。
2. 给r分配的内存在使用完毕后应该及时释放。
3. 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’。

3.3 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*/

3.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。

3.4 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。

3.5 边界计算与不对称边界

1. 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。

2. 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！

3.6 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];

3.9 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()

3.10 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。