深入探討 C 語言

深入探討C語言

假設你在面試求職者是否了解C語言，於是問了第一個問題：
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此程式碼會有什麼結果？
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底下是兩位求職者的回答，

假求職者：
「
需要加上#include <stdio.h>和 return 0，這樣才可通過編譯(compile)與連結(link)，
執行時會在螢幕上輸出42。
」

真求職者：
「
可能需要加上含有printf()宣告的 #include <stdio.h>，這樣才可通過編譯(compile)與
連結(link)，執行時會將數字42加上換行寫到標準輸出串流。

此程式碼會無法通過C++編譯器，因為C++語言需要宣告所有的函式。
然而C編譯器會建立隱藏的printf()函式宣告，並將此程式碼編譯成object file，與標準函
式庫連結時，就會找到printf()函式的定義，於是上述程式碼就可編譯、連結與執行，但可
能會看到一個警告。

在C99與C++98，程式離開值(exit value)定義為執行環境的成功回傳值，但舊版的C，例
如ANSI C與 K&R，在此程式碼中，程式的離開值會成為未定義的垃圾值(garbage value)
。此程式碼的離開值應該會是3，因為printf()會回傳3→為寫到標準輸出的字元個數。

提到C語言標準，那此程式碼的進入點要寫成int main(void)，還有容許我吹毛求疵一下，
C語言標準說程式碼需要以換行為結尾。
」

此程式碼的編譯與執行情況

第二個問題：
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假求職者：
「
這未定義吧？會得到垃圾值(garbage value)？
」

真求職者：
「
不，會得到1、2、3。因為語言規格說靜態變數的初始值為0。
」


第三個問題：
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假求職者：
「
得到1、1、1。
」

真求職者：
「
會得到未定義的值，理論上會得到三個垃圾值，實際上自動變數(auto variables)被配置在
執行堆疊裡，變數a可能會在相同的的記憶體位置，可能會得到三個連續值，但有最佳化的
情況又不一樣了。

將自動變數的初始值設為0會增加函式呼叫的成本，C語言非常重視執行速度。另外在C++
中，靜態變數的初始執不是0，而是設定為預設值，而基本型別剛好是0。
」


第四個問題：
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假求職者：
「
因為a是static，初始值會是零，於是會輸出1、2、3。
」

那此程式碼又會有什麼結果？
假求職者：
「
垃圾值、垃圾值、垃圾值。
初始值還是零嗎？
是不是跟私有(private)變數和公開(public)變數有關？
」

真求職者：
「

會輸出1、2、3，因為此變數的初始值也是零。然而跟static不同的是連結器(linker)的可
見度，此變數可在其他的編譯單元存取到，但有加static的變數，就只能在此編譯單元可
見。
」

第五個問題：
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請解釋會什麼執行結果會是42。
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假求職者：
「
也許編譯器有存放變數的地方，在bar()中變數被建立了，而在foo()中會依變數a的記憶體
位址去取值，如果將bar()與foo()中的變數名稱改為不一樣，結果應該就不會是42了。
」

真求職者：
「
真棒！我喜歡這題目。你要我解釋execution stack與activation frames嗎？
(不用，但若是做最佳化或是使用別的編譯器又會是什麼情況？)
很多事都可能發生，不過結果不會是42。
」

剩下的請有興趣的人閱讀參考資料吧。

References:
[1] Deep C (and C++)

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