「这是我参与11月更文挑战的第9天,活动详情查看:2021最后一次更文挑战」
考虑以下 C/C++ 程序并尝试猜测输出?
程序 1(除以 0)
int main() { int x = 25, y = 0; int z = x / y; printf("Hello World!"); return 0; } 复制代码
程序2(未初始化的变量)
int main() { bool val; if (val) printf("TRUE"); else printf("FALSE"); } 复制代码
程序3(访问NULL指针的值)
int main() { int *ptr = NULL; printf("%d", *ptr); return 0; } 复制代码
程序4(越界访问)
int main() { int arr[5]; // We access arr[5] in last iteration. for (int i=0; i<=5; i++) printf("%d ", arr[i]); } 复制代码
程序5(超出signed int的限制)
int main() { int x = INT_MAX; printf("%d", x+1); return 0; } 复制代码
程序 6(尝试修改字符串文字)
int main() { char *s = "geeksforgeeks"; s[0] = 'e'; return 0; } 复制代码
程序7(在定义的序列点之前多次修改变量)
#include <stdio.h> int main() { int i = 8; int p = i++*i++; printf("%d\n", p); } 复制代码
以上所有程序的输出都是不可预测的(或未定义的)。编译器(实现 C/C++ 标准)可以自由地做任何事情,因为这些是 C 和 C++ 标准未定义的。
像 Java 这样的语言会在发现错误后立即捕获错误,但在少数情况下,像 C 和 C++ 这样的语言会继续以一种无声但错误的方式执行代码,这可能会导致不可预测的结果。该程序可能会因任何类型的错误消息而崩溃,或者它可能会在不知不觉中损坏数据,这是一个需要处理的严重问题。
了解未定义行为的重要性
如果用户开始在 C/C++ 环境中学习并且不清楚未定义行为的概念,那么这可能会在未来带来很多问题,比如调试其他人的代码实际上可能很难追踪未定义错误的根源。
未定义行为
风险和缺点
程序员有时依赖于未定义行为的特定实现(或编译器),这可能会在编译器更改/升级时导致问题。例如,在大多数编译器中,最后一个程序生成 72 作为输出,但是基于此假设实现软件并不是一个好主意。
未定义的行为也可能导致安全漏洞,特别是由于未检查数组越界(导致缓冲区溢出攻击)的情况。
未定义行为的优点
C 和 C++ 具有未定义行为,因为它允许编译器避免大量检查。假设一组具有更高性能数组的代码不需要查看边界,这避免了复杂的优化传递来检查循环外的此类条件的需要。当程序获得有符号溢出的未定义性质(通常由 C 编译器提供)的优势时,紧密绑定的循环会将程序从 30% 加速到 50%。
我们还有另一个优点,因为它允许我们将变量的值存储在处理器寄存器中,并随着时间的推移对其进行操作,该值大于源代码中的变量。它还有助于环绕然后编译时检查,如果没有对 C/C++ 编译器中未定义行为的更多了解,这是不可能的。