静态 c 函数可以返回本地 char 数组吗？答案

【问题标题】：Can a static c function return a local char array?静态 c 函数可以返回本地 char 数组吗？
【发布时间】：2017-09-30 19:51:32
【问题描述】：

在 zflog 库中我看到了这段代码

static char* lvl_char(const int lvl)
{
    switch (lvl)
    {
    case ZF_LOG_VERBOSE:
        return "VERBOSE\0";
    case ZF_LOG_DEBUG:
        return "DEBUG\0";
    case ZF_LOG_INFO:
        return "INFO\0";
    case ZF_LOG_WARN:
        return "WARN\0";
    case ZF_LOG_ERROR:
        return "ERROR\0";
    case ZF_LOG_FATAL:
        return "FATAL\0";
    default:
        ASSERT_UNREACHABLE("Bad log level");
        return "?\0";
    }
}

这对我来说似乎很奇怪。我们真的可以从静态函数中返回一个本地 c 字符串吗？

【问题讨论】：

This 可能有助于理解变量的分配位置。它是在考虑微控制器的情况下编写的，但普遍适用。（除非在您没有真正 ROM 的 PC 上。）
"VERBOSE\0" 很奇怪。只需"VERBOSE" 通常就足够了，因为当编译器为字符串分配空间时，它包含一个 NUL 终止字符。（除非调用者出于某种疯狂的原因需要 2 个 NUL）。

标签： c string return string-literals storage-duration

【解决方案1】：

函数（这里是静态的）的链接根本不重要。也不返回“字符串”；相反，返回的是一个指向 char 的指针。返回指向字符串文字的第一个字符的指针是完全合法的 - 字符串文字保证在程序的整个持续时间内都存在。 C11 6.4.5p6 声明此处使用的字符串文字用于初始化 *“static 存储持续时间和长度刚好足以包含序列的 [匿名] 数组”。静态存储持续时间意味着它的“生命周期是程序的整个执行过程，其存储的值仅在程序启动之前初始化一次。” (C11 6.2.4p3)。

确实看起来很奇怪的是字符串文字末尾的 \0，因为文字字符串总是以 0 结尾，所以基本上 "VERBOSE\0" 将只是以 2 个零结尾字节而不是通常的字节；该字符串的strlen 将返回7，就像它返回"VERBOSE" 一样，以此类推。

【讨论】：

函数返回后这个char指针不会是悬空指针吗？我的意思是，这些字符串不是本地的吗？
@ozgur 1) 它们是字符串“文字” 2) 没有任何本地内容，文字具有静态存储持续时间。

【解决方案2】：

你错了，返回的指针不是指向本地的char array，而是指向一个string literal，也就是进程的static。

来自c-standard

6.4.5 字符串字面量

语义学

在翻译阶段 7，一个字节或零值代码被附加到每个多字节由一个或多个字符串文字产生的字符序列。78) 多字节字符然后使用序列来初始化一个静态存储持续时间和长度的数组足以包含序列。[...]

^强调我的

【讨论】：

【解决方案3】：

静态 c 函数能否返回本地 char 数组？

TL;DR无论static 或extern，函数都不应返回本地数组，因为它不能被有意义地使用。

现在，要详细说明手头的问题，

....静态函数？

你有它，static 与“函数”的链接相关联，而不是 返回值或类型。

这里，static 存储说明符表示，函数具有内部链接，即只能从翻译单元访问。

相关C11，第 §6.2.2 章

如果对象或函数的文件范围标识符的声明包含存储类说明符static，标识符有内部链接。

OTOH，return 之类的语句

return "FATAL\0"; 
return "DEBUG\0"; ///and so on

实际上返回指向string literal的第一个元素的指针，根据定义具有静态存储持续时间^注1，所以返回值为

与返回类型匹配，char * ^注意2
在返回语句后有效。 ^注3

注1：

引用C11，第 §6.4.5/P6 章

在翻译阶段 7，一个字节或零值代码被附加到每个多字节由一个或多个字符串文字产生的字符序列。⁷⁸⁾ 多字节字符然后使用序列初始化静态存储持续时间数组和长度只是足以包含序列。对于 字符串文字，数组元素有键入char，并使用多字节字符的各个字节进行初始化顺序。

注2：

引用章节§6.3.2.1/P3，

除非它是sizeof 运算符、_Alignof 运算符或一元 & 运算符，或者是用于初始化数组的字符串文字，具有 type ''array of type'' 被转换为一个类型为 ''pointer to type'' 的表达式，它指向到数组对象的初始元素，并且不是左值。

注3：

引用章节§6.2.4/P3

一个对象，其标识符在没有存储类说明符的情况下声明 _Thread_local，并且可以使用外部或内部链接或 使用存储类说明符static，具有静态存储持续时间。它的生命周期是整个执行程序，其存储值仅在程序启动前初始化一次。

【讨论】：

【解决方案4】：

静态 c 函数能否返回本地 char 数组？不，这会导致未定义的行为。
您的代码是否返回本地字符数组？不，它返回一个指向字符串字面量的指针，该字面量位于只读内存中。这个内存不是本地的。
你能从任何函数返回一个指向字符串文字的指针吗？是的。
这里的常规函数和内部链接static 之间有区别吗？没有。

【讨论】：