从局部作用域返回初始化结构在 C11 中意外有效

Question

在我们的代码库中，我遇到了一些我无法理解其工作原理的 C 代码。

非常肯定会实现在 Internet 上找到的某些模式。理想情况下，此代码应模拟 C++ 中的某些面向对象的模式，并用于创建队列。

这里是队列模块声明（.h）的（部分）代码：

struct Queue_t
{
  uint8_t         Queue[MAX_QUEUE_SIZE];
  uint32_t        Head;
  uint32_t        Tail;
  uint16_t        Counter;
  Queue_return_t  (*Push)(struct Queue_t * Queue, uint8_t * NewElement, uint16_t ElementSize);
  Queue_return_t  (*Pop)(struct Queue_t * Queue, Queue_Element_t *RetElement);
  Queue_return_t  (*Flush)(struct Queue_t * Queue);
};

extern const struct QueueClass {
        struct Queue_t (*new)( void );
} Queue_t;

struct Queue_t new( void );

这里是队列模块实现（.c）的（部分）代码：

struct Queue_t new( void )
{
  struct Queue_t NewQueue;

[...]
  NewQueue.Push = &QueueManager_Push;
  NewQueue.Pop = &QueueManager_Pop;
  NewQueue.Flush = &QueueManager_Flush;
  return NewQueue;
}

const struct QueueClass Queue_t={.new=&new};

那么代码中的用法如下：

struct Queue_t Output_Queue;
Output_Queue = Queue_t.new();
[...]
RetQueue =  Output_Queue.Pop(&Output_Queue,Output_Queue_elem);

现在，我们切换到更直接的队列实现。我仍然无法理解这段代码中发生了什么。

如标题所述，我的问题出在“新”函数中，其中在局部范围内声明了一个 struct Queue_t 然后返回。

作为进一步的信息，在使用此“队列”模块的项目中没有动态内存分配，因此没有堆、空闲或 malloc。

一切正常真的顺利，我希望一旦释放引用对象的堆栈并访问指向结构的指针，代码就会崩溃。

此外，使用的编译器是 IAR，并没有抱怨（此代码用于 uC）。

可能涉及 const 限定符？

关于发生了什么的任何提示？

Answer 1

在函数内声明 return 一个 value 是完全合法的。仅当您 return 将指针指向函数内声明的值，然后尝试访问它时才会出现此问题。

您显示的new()函数等同于：

int foo(void) {
    int a = 123;
    return a;
}

这里没有问题，您正在 return 正在复制到目的地的值：

int x;
x = foo(); // copy happens here

在此之后使用 x 而不是 访问 foo 的（现已消失的）堆栈，因为 x 是在 foo 并在函数 returned.

时被复制

与 struct 没有什么不同，struct 仍然被视为单个值，唯一真正的区别在于生成的机器代码，因为复制结构需要更多的努力（您需要复制每个字段）。

同样，只有当您 return 指向本地定义变量的指针并尝试在外部使用它时，问题才会出现：

int *foo(void) {
    int a = 123;
    return &a;     // never do this!
} 

int main(void) {
    int *x;
    x = foo();
    return *x;     // OUCH!
}

现在取消引用 x（用于读取和写入）意味着尝试访问foo的（现已消失的）堆栈，这是当然有问题。

从局部作用域返回初始化结构在 C11 中意外有效

Returning an initialized structure from local scope unexpectedly works in C11

c

oop

embedded

design-patterns

local