返回包含数组的结构

Question

以下是gcc 4.4.4下的简单代码段错误

#include<stdio.h>

typedef struct Foo Foo;
struct Foo {
    char f[25];
};

Foo foo(){
    Foo f = {"Hello, World!"};
    return f;
}

int main(){
    printf("%s\n", foo().f);
}

将最后一行更改为

 Foo f = foo(); printf("%s\n", f.f);

工作良好。使用编译时，这两个版本均可使用-std=c99。我是在简单地调用未定义的行为，还是在标准中进行了某些更改，从而使代码可以在C99下工作？为什么在C89下崩溃？

Answer 1

我相信C89 / C90和C99中的行为均未定义。

foo().f是数组类型的表达式，特别是char[25]。 C99 6.3.2.1p3说：

除非它是 sizeof 运算符或一元 ＆ 运算符的操作数，或者是用于初始化数组的字符串文字，否则将类型为“ array of
type ”的表达式转换为类型为“ pointer to type ”
的表达式，指向数组对象的初始元素，并且不是左值。如果数组对象具有寄存器存储类，则该行为是不确定的。

在这种特殊情况下（作为函数返回的结构元素的数组）的问题是没有“数组对象”。函数结果按值返回，因此调用的结果foo()是type 的 值struct Foo，并且foo().f是type 的值（不是左值）char[25]。

据我所知，这是C语言（最多C99）中唯一可以使用数组类型的非左值表达式的情况。我想说的是，尝试访问它的行为并没有被遗漏所定义，这可能是因为该标准的作者（可以理解的恕我直言）没有想到这种情况。在不同的优化设置下，您可能会看到不同的行为。

新的2011 C标准通过发明新的存储类来修补这种情况。 N1570（链接到最新的C11草案）在6.2.4p8中说：

具有结构或联合类型的非左值表达式，其中结构或联合包含具有数组类型的成员（递归包括所有包含的结构和联合的成员）是指具有自动存储期限和 临时生存期
的对象。它的生命周期从对表达式进行求值开始，并且其初始值为表达式的值。当包含完整表达式或完整声明符的求值结束时，其生存期结束。任何试图使用临时生存期修改对象的尝试都会导致未定义的行为。

因此，程序的行为在C11中得到了很好的定义。但是，直到能够获得符合C11的编译器，最好的选择可能是将函数的结果存储在本地对象中（假设您的目标是工作代码而不是破坏编译器）：

[...]
int main(void ) {
    struct Foo temp = foo();
    printf("%s\n", temp.f);
}