C语言中的隐式函数声明


1 什么是C语言的隐式函数声明

在C语言中,函数在调用前不一定非要声明。如果没有声明,那么编译器会自动按照一种隐式声明的规则,为调用函数的C代码产生汇编代码。下面是一个例子:

int main(int argc, char** argv)
{
  double x = any_name_function();
  return 0;
}

单纯的编译上述源代码,并没有任何报错,只是在链接阶段因为找不到名为any_name_function的函数体而报错。

[smstong@centos192 test]$ gcc -c main.c
[smstong@centos192 test]$ gcc main.o
main.o: In function `main':
main.c:(.text+0x15): undefined reference to `any_name_function'
collect2: ld 返回 1

之所以编译不会报错,是因为C语言规定,对于没有声明的函数,自动使用隐式声明。相当于变成了如下代码:

int any_name_function();
int main(int argc, char** argv)
{
  double x = any_name_function();
  return 0;
}

2 带来的问题

2.1 隐式声明函数名称恰好在链接库中存在,但返回非int类型

前面给出的例子,并不会造成太大影响,因为在链接阶段很容易发现存在的问题。然而下面这个例子则会造成莫名的运行时错误。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char** argv)
{
  double x = sqrt(1);
  printf("%lf", x);
  return 0;
}

gcc编译链接

[smstong@centos192 test]$ gcc -c main.c
main.c: 在函数‘main'中:
main.c:6: 警告:隐式声明与内建函数‘sqrt'不兼容
[smstong@centos192 test]$ gcc main.o

运行结果

1.000000

编译时会给出警告,提示隐式声明与内建函数'sqrt'不兼容。gcc编译器在编译时能够自动在常用库头文件(内建函数)中查找与隐式声明同名的函数,如果发现两者并不相同,则会按照内建函数的声明原型去生成调用代码。这往往也是程序员预期的想法。
上面的例子中隐式声明的函数原型为:

int sqrt(int);

而对应的同名内建函数原型为:

double sqrt(double);

最终编译器按照内建函数原型进行了编译,达到了预期效果。然而gcc编译器的这种行为并不是C语言的规范,并不是所有的编译器实现都有这样的功能。同样的源码在VC++2015下编译运行的结果却是:

VC++编译

warning C4013: “sqrt”未定义;假设外部返回 int

运行结果

2884223.000000

显然,VC++编译器没有没有所谓的“内建函数”,只是简单的按照隐式声明的原型,生成调用sqrt函数的代码。由于返回类型和参数类型的不同,导致错误的函数调用方式,产生莫名奇妙的运行时错误。

对着这种情况,由于返回类型的不同,两种编译器都可以给出警告信息,至少能引起程序员的注意。而下面这种情况,则更加隐蔽。

2.2 隐式声明函数名称恰好在链接库中存在,且返回int类型

测试代码如下:

#include <stdio.h>

int main(int argc, char** argv)
{
  int x = abs(-1);
  printf("%d", x);
  return 0;
}

此时,由于隐式声明的函数原型与gcc的内建函数原型完全相同,所以gcc不会给出任何警告,结果也是正确的。
而VC++则仍然会给出警告:warning C4013: “abs”未定义;假设外部返回 int。

无论如何,隐式声明的函数原型与库函数完全相同,所以链接运行都是没有问题的。

下面,稍微改动一下代码:

#include <stdio.h>

int main(int argc, char** argv)
{
  int x = abs(-1,2,3,4);
  printf("%d", x);
  return 0;
}

gcc下编译链接没有任何报错。

gcc编译链接

[smstong@centos192 test]$ gcc -c main.c
[smstong@centos192 test]$ gcc main.o

可见,gcc的内建函数机制并不关心函数的参数,只是关心函数的返回值。

vc++编译链接

warning C4013: “abs”未定义;假设外部返回 int

虽然这个例子的运行结果都是正确的,但是这种正确是“碰巧”的,因为额外的函数参数并没有影响到结果。这种偶然正确是程序中要避免的。

3 编程中注意事项

C语言的隐式函数声明,给程序员带来了各种困惑,给程序的稳定性带来了非常坏的影响。不知道当初C语言设计者是如何考虑这个问题的?

* 为了避免这种影响,强烈建议程序员重视编译器给出的关于隐式声明的警告,及时通过包含必要的头文件来消除这种警告。*

对于gcc来说,前面给出的那个abs(-1,2,3,4)的特殊例子,编译器根本不会产生任何警告,只能靠程序员熟悉自己调用的每一个库函数了。

为了避免这种问题,在C语言的C99版本中,无论如何都会给出警告。如gcc使用C99编译上述代码。

gcc -std=c99编译

[smstong@centos192 test]$ gcc -c main.c -std=c99
main.c: 在函数‘main'中:
main.c:5: 警告:隐式声明函数‘abs'

而C++则更严格,直接抛弃了隐式函数声明,对于未声明函数的调用,将直接无法通过编译。

g++编译

[smstong@centos192 test]$ g++ main.c
main.c: In function ‘int main(int, char**)':
main.c:5: 错误:‘abs'在此作用域中尚未声明

vc++编译(作为C++)

error C3861: “abs”: 找不到标识符

在函数强类型这一点上,C++确实比C更严格,更严谨。



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