递归和静态变量

Question

所以当我在印度准备入学考试时，我偶然发现了这段 C 代码

#include <stdio.h>
int main(void) {
    static int i = 4;
    if (--i) {
        main();
        printf("%d", i);
    }
}

我认为printf 语句永远不会被执行并且输出将是空白的。 但我看到答案是0000，这是由于static 关键字和int 造成的。

谁能解释为什么 printf 会执行或者那个人错了？

Answer 1

在 C^* 中递归 main 是合法的（尽管你为什么要？）

此外，C11 (5.1.2.2.1) 规定：

应使用int 的返回类型定义... [或] 如果返回类型与int 不兼容，则 返回宿主环境的终止状态未指定。

（C++ 规定返回类型必须是int）

所以这部分代码实际上是符合标准的，但实际返回是实现定义的（感谢@chux）

谁能解释为什么 printf 会执行或者那个人错了？

如果你用 C++ 编译器编译 C，那你就错了。否则代码将编译。

现在已经不碍事了，printf 确实会执行，因为根据 6.2.4/3，static 变量只初始化一次

一个对象，其标识符被声明为 [...] 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 程序的执行及其存储的值仅在程序之前初始化一次 启动

^{*这在 C++ 中绝对是不合法的。来自 [basic.start.main]： “函数 main 不得在程序中使用”。这个答案中有很多 C++ 旁白，因为该问题最初被标记为 C++ 并且信息很有用}

Answer 2

这段代码存在多个问题：

• <stdio.h> 不包括在内，调用printf("%d", i); 具有未定义的行为。

• 不带参数的main 的原型是int main(void)。将main 定义为void main() 在某些平台上是不可移植且不正确的。始终使用 main 的标准原型并返回有效的退出状态以获得良好的风格。

• 在 C 中递归调用 main 函数是一种不好的风格，并且在 C++ 中具有未定义的行为。

忽略未定义行为意味着任何事情都可能发生的事实，包括印度公司使用可怕的编程测试，程序打印0000 的原因可能是您错误输入了if (i--) 测试或错误放置了记忆中的大括号，或者这家伙是完全错误。 main 函数递归调用自身 3 次，每次递减相同的 i 变量，直到它变为 0 并且每个实例在返回给其调用者之前打印 i 的值，即 0，包括初始调用main()。

函数内部的static int i = 4; 定义了一个全局变量i，其初始值为4，只能在定义它的块内访问。 main 的所有递归实例都访问同一个变量。

Answer 3

从这个函数的质量和名称中抽象出来。

所有static 变量在程序启动期间仅初始化一次，并保持其值。

当启动例程第一次调用 main 时，变量 i 的值为 4。然后将其值减小到 3 并再次调用 main。这次i的值是3，那么你把它的值减到2……

Answer 4

在关于递归的问题的上下文中，它将打印出“000”（我不知道为什么答案显示 4 个零，因为在赋值之前会发生 '--i' 递减）。如果您展开您收到的电话：

if (--i) { //i == 3
    if (--i) { //i == 2
        if (--i) { //i == 1
            if (--i) { //i == 0
                // rest does not get evaluated since the condition is false
            }
            printf("%d", i); // i is 0 now
        }
        printf("%d", i); //i is still 0
    }
    printf("%d", i); //i is still 0
}

然而，就像大多数人提到的那样，这段代码很糟糕，我建议你永远不要考虑你编写的任何软件的这种草率。

Answer 5

谁能解释为什么 printf 会执行或者那个人错了？

因为main 返回。

This answer 写出了逻辑，但我看到你还在 cmets 中问这个问题。所以我将以不同的方式说同样的事情，并希望它对你来说更清楚。

因为变量是static，所以在第一次调用之前，变量被声明并设置为4。因为它是static，所以每次都会使用同一个变量。如果再次调用（或者甚至可能是第一次调用，因为可以在运行之前分配 static 变量），它只会跳过声明和初始化。

在第一次调用中，变量递减为 3。3 是一个真值，所以我们执行if 的块。这会递归调用main。

在第二次调用中，变量递减为 2。2 在 C 中仍然是真值。我们再次递归调用 main。

在第三次调用中，变量减为 1。1 仍然是真值。我们再次递归到main。

在第四次调用中，变量减为 0。0 在 C 中为假。我们不输入if 的块。我们不递归。我们不打印。在此对main 的调用中没有什么可做的。它在最后返回。

现在我们回到第三次通话。我们刚刚从对main 的电话中返回。我们仍在if 块内。下一条语句是printf。变量的值现在是 0。所以我们打印一个 0。没有什么可做的，我们在最后返回。

现在我们回到第二次通话。仍然是 0，所以我们打印另一个 0 并返回。

现在我们又回到了第一次通话中。仍然是 0，所以我们打印另一个 0 并返回。

我们打印了 3 次 0，所以 000

正如您所说，在下降过程中，我们不打印。我们在备份的路上打印。到那时，变量为0。我们进入if的then块3次。所以我们递归然后打印三遍。

当你递归调用一个函数时，你并没有消除之前的调用。你把它放在堆栈上。完成后，您回到您离开的地方并继续下一条语句。

您可能想考虑以下三段代码的不同反应：

void recurse() {
    static int i = 4;
    if (--i) {
        recurse();
        printf("%d", i);
    }
}

第一次调用时打印 000。之后什么都不做。

void recurse(int i) {
    if (--i) {
        recurse(i);
        printf("%d", i);
    }
}

如果调用为 recurse(4)，将打印 123。作为一个参数，我们每次调用函数时都会处理不同的i。

void recurse(int i) {
    if (--i) {
        printf("%d", i);
        recurse(i);
    }
}

如果调用为 recurse(4)，则打印 321。在下降的途中打印，而不是在回来时打印。

void recurse(int i) {
    printf("%d", i);
    if (--i) {
        recurse(i);
    }
}

如果以 recurse(4) 调用，则打印 4321。它在向下打印，而不是向上打印。

void recurse() {
    static int i = 4;
    printf("%d", i);
    if (--i) {
        recurse();
    }
}

将打印 4321。我们正在向下打印，而不是向上打印。请注意参数和static 变量如何以这种方式给出相同的结果。但是，如果这被第二次调用，它不会做任何事情。该参数将再次打印相同的内容。

void recurse() {
    int i = 4;
    if (--i) {
        recurse();
        printf("%d", i);
    }
}

永远循环。如果没有static，我们每次都会创建一个新的i。这将一直运行，直到它使堆栈过载并崩溃。没有输出，因为它永远不会到达printf。

检查这一点的最简单方法是去 ideone.com 之类的地方并运行代码。询问为什么它打印某些东西对这个网站来说是合理的。但是问它打印的是什么，你应该自己回答。