c - 与指针相关的 Tricky C 练习。需要帮助来理解解决方案

Question

考虑以下代码:

int *foo (int x) {
int a[2];
a[0] = x;
a[1] = x + 1;
return a;
}
…
int *p1 = foo(2);
int *p2 = foo(3);

在此代码段结束时，以下各项的值是多少？ (给出答案)

 p1[0] = 3
 p1[1] = 4
 p2[0] = 3
 p2[1] = 4

由于 a 是在堆栈上分配的，因此当调用返回时，内存不会保持分配状态，并且可能会被其他东西重用。在这种情况下，由于 foo(3) 在 foo(2) 之后以相同的调用深度被立即调用(即它们使用相同的堆栈空间)，它们将返回相同的指针——即 p1 等于 p。

我没看懂上面的解释。这到底是什么意思？为什么 p2 和 p1 的值完全相同？我知道你不能在 C 中返回一个指向局部变量的指针..但我不明白为什么 p2 和 p1 具有相同的值....

Answer 1

在其作用域之外使用指向自动存储变量(作用域为函数的变量)的指针是未定义的，这就是为什么你应该永远这样做，并且永远不要依赖于它的行为。

但是，如果你想在编译器/机器/操作系统上揭开盖子，原因是自动存储恰好分配在两个函数调用的相同地址。

一个例子...

#include "stdio.h"

int* foo(int x) {
  int a[2];

  printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);
  printf("&a[1] = %p\n\n", &a[1]);

  a[0] = x;
  a[1] = x + 1;

  return a;
}

int main(int argc, char* argv[]) {

  printf("foo(2)\n");
  int* p1 = foo(2);

  printf("foo(3)\n");
  int* p2 = foo(3);

  printf("p1[0] = %i\n", p1[0]);
  printf("p1[1] = %i\n\n", p1[1]);

  printf("p2[0] = %i\n", p2[0]);
  printf("p2[1] = %i\n", p2[1]);

  return 0;
}

输出...

foo(2)
&a[0] = 0x7fff4dd0f054
&a[1] = 0x7fff4dd0f058

foo(3)
&a[0] = 0x7fff4dd0f054
&a[1] = 0x7fff4dd0f058

p1[0] = 3
p1[1] = 4

p2[0] = 3
p2[1] = 4

因此，&a[0] 和 &a[1] 在 foo(2) 和 foo 中具有相同的地址(3).

实际情况是，当您输入一个函数时，它通常会创建一个堆栈帧(通过在 x86 上递减堆栈指针)。这会在堆栈上为自动存储变量分配内存。当你离开函数时，栈帧被销毁(栈指针返回到它的原始值)。因此，如果您再次进入相同的函数，您通常会为堆栈帧使用相同的内存(堆栈指针递减为与上次调用函数相同的值)。