调用返回int的函数后在非void函数中调用return的结果是什么？

Question

2018 年更新：这是我写的一个老问题，对 C 的理解有所降低。请不要投反对票。

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当我使用以下代码时：

int mytest(void);
int main(void)
{
   mytest();
   return;
}
int mytest(void)
{
   return 3;
}

main 的返回值是多少？我明白这是

• 未定义的行为
• 可能会产生错误

编辑：大注释：我知道这是未定义的行为。逻辑上，会产生什么返回值？

编辑 2：示例：http://ideone.com/fAxnNn

Answer 1

这里的问题是你似乎不明白undefined behavior 的意思。

当您调用未定义的行为时，任何事情都可能发生。您的程序可能会崩溃，可能会产生意想不到的结果，或者看起来可以正常工作。进行看似无关的更改，例如添加未使用的变量或额外调用 printf，可能会改变未定义行为的表现方式。

这也意味着两个不同的编译器可以为相同的代码生成不同的结果，或者一个具有两种不同优化设置的编译器可以生成不同的结果。

我给你举个例子。我在带有 gcc 4.1.2 的 CentOS 5.10 上编译了您的原始代码。首先我编译没有任何优化：

gcc -Wall -Wextra -g -o /tmp/x1 /tmp/x1.c

我运行了生成的代码，然后运行了echo $?。后者打印前一个进程的退出代码（即main的返回值）。结果：

[dbush@db-centos tmp]$ /tmp/x1
[dbush@db-centos tmp]$ echo $?
3
[dbush@db-centos tmp]$ 

现在我将在 Windows 7 机器上的 Visual Studio 2010 下编译相同的代码：

cl x1.c

如果我运行这个然后echo %ERRORLEVEL% 打印返回码，我会得到这个：

C:\Users\dbush\Documents>x1

C:\Users\dbush\Documents>echo %ERRORLEVEL%
0

C:\Users\dbush\Documents>

如您所见，gcc 和 MSVC 为相同的代码生成不同的结果。在一种情况下它返回 3，而在另一种情况下它返回 0。

现在让我们开始优化。我在同一台 CentOS 机器上用相同版本的 gcc 编译了相同的代码，但开启了优化：

gcc -Wall -Wextra -g -o /tmp/x1 /tmp/x1.c -O3

然后我运行了两次。然后我得到以下结果：

[dbush@db-centos tmp]$ /tmp/x1
[dbush@db-centos tmp]$ echo $?
68
[dbush@db-centos tmp]$ /tmp/x1
[dbush@db-centos tmp]$ echo $?
36
[dbush@db-centos tmp]$ 

因此，我不仅在使用不同的优化设置运行时会得到不同的结果，而且在运行同一程序多次时会得到不同的结果。这就是未定义行为可能发生的情况。

所以要回答您的问题“将产生什么返回值”，答案取决于您调用了未定义的行为。你无法可靠地预测会发生什么。

编辑：

更新代码的更多示例。

在没有优化的 gcc 上：

[dbush@db-centos tmp]$ /tmp/x1
mytest2 = 3
[dbush@db-centos tmp]$ echo $?
12

在 gcc 上优化 -O3:

[dbush@db-centos tmp]$ /tmp/x1
mytest2 = -1078711820
[dbush@db-centos tmp]$ echo $?
22
[dbush@db-centos tmp]$ /tmp/x1
mytest2 = -1077511916
[dbush@db-centos tmp]$ echo $?
22

在没有优化的 MSVC 上：

C:\Users\dbush\Documents>x1
mytest2 = 3

C:\Users\dbush\Documents>echo %ERRORLEVEL%
0

C:\Users\dbush\Documents>

在 MSVC 上进行优化 /Ox:

C:\Users\dbush\Documents>x1
mytest2 = 1

C:\Users\dbush\Documents>echo %ERRORLEVEL%
0

C:\Users\dbush\Documents>

同样，没有保证。

Answer 2

从 cmets（不是从问题中），我了解到主要目的是通过执行 return; 找到 main 返回的内容。我希望我朝着正确的方向前进。

第一件事是很少有编译器允许只写return;，有些会给出警告，有些编译器会在main没有返回任何内容时隐式添加return 0;。

第二件事返回 0 表示程序成功执行，如果返回任何其他内容将意味着一些运行时错误（至少您的环境是这样认为的）。

现在你的疑问是：main 通过写 return; 隐式返回的内容。我检查了您使用的工具 ideone.com 和 C (gcc-5.1)。

return; 它给了

Runtime error   time: 0 memory: 2164 signal:-1

return 0; 它给了

Success time: 0 memory: 2164 signal:0

return 1; 又给了

Runtime error   time: 0 memory: 2164 signal:-1

在这个信号中表示来自main的返回值

如果使用终端运行程序，可以使用echo $?获取返回值。

所以现在您可以观察到return; 和return 1; 给出相同的输出（返回的隐式值也可能是垃圾）。尽管如此，我们仍不能保证这一点，但现在您拥有所有需要的工具。

Answer 3

所示的程序是不合法的 C。在像这样的非 void 函数中使用return; 是违反约束，你的编译器需要投诉。通常，这将是一个错误，但允许编译器生成程序 - 但标准显然对此类程序的行为没有任何要求。因此它的行为没有定义（从技术上讲，这与未定义行为略有不同，因为它不是标准中明确指定为“undefined”的东西）。

没有必要问“当我导致未定义的行为时会发生什么？”之类的问题，因为答案总是“任何事情。”

顺便说一句，只要您的程序不使用返回值，您就可以省略返回语句（即在函数末尾运行） >。如果程序使用返回值，那么行为是未定义的（不仅仅是未指定的）。特别是，跑完main() 是合法的。虽然没有理由允许没有 return 的函数但不允许那些具有显式 void return 的函数，但我认为这是由于函数结尾是否可达的逻辑不确定性（这是停止问题的情况）。

在这种情况下特别感兴趣的是所讨论的函数是main()。编译器可用的选项（除了发出所需的诊断）包括（但不限于）：

• 终止编译
• 优化出return;作为函数中的最后一条语句，并将其视为main()，不带return语句
• 返回一个未初始化的值（这可能是支持它们的架构上的信号值，也可能是最近使用的堆栈值，或者完全是其他东西）

Answer 4

这不是期望的行为，尽管没有明确提到未定义的行为。这是“违反约束”。

引用C11，第 6.8.6.4 章

[...] 没有表达式的return 语句只能出现在函数中 其返回类型为void。

并且，从第 §5.1.1.3 章，诊断，

一个符合要求的实现应产生至少一个诊断消息（在 实现定义的方式）如果是预处理翻译单元或翻译单元 包含违反任何语法规则或约束的行为，即使该行为也是显式的 指定为未定义或实现定义。 [....]

在这种情况下，编译器会继续生成可执行代码，因此，是的，执行此二进制文件会调用 undefined behavior。

对于main()，它应该返回int 的底线不应该有没有表达式的return 语句。不要写这样的代码。

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^{[注意：As per this discussion，强烈认为这是未定义的行为，但标准中仍然没有明确提及。]}