C++ return返回值小问题

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-08-27 07:51 127阅读 0赞

同事修改代码，有个函数是返回string的一个引用，函数中有个分支，有一个分支没有调用return返回值，函数类似如下：

#include<iostream>
    std::string str("hello");
    std::string str1("hello1");
    const std::string& get_str()
    {
      return str;
    }
    
    const std::string& get_str1()
    {
      return str1;
    }
    
    const std::string& func(int i)
    {
      if (i==0){
        return get_str();
      }else{
        get_str1();//没有返回值
      }
    }
    
    int main()
    {
      std::cout<<func(0)<<std::endl;
      std::cout<<func(1)<<std::endl;
      return 0;
    }

但是他自己编译、测试没有问题，我自己去验证了一下也没有问题，难道C++这么智能，自动编译优化？不过仔细想下，就应该知道是不可能的，不会做这种多余的事情。于是就研究了一下。

首先上面的代码确实执行后结果符合预期：

pc-csapp06:~/test> ./test
    hello
    hello1

用gdb翻了一下编译后的汇编代码，又在网上补了一下return的知识，就豁然开朗了。

我是要Suse 11 64位刀片机上测试的。网上知识：**函数返回值是使用eax寄存器返回，如果是内置变量，直接在eax中存放值，如果是复杂变量，存放对象地址。不过64位机上使用的是rax，eax是rax的低32位。**

汇编：

(gdb) disas /m func
    Dump of assembler code for function func(int):
    14      const std::string& func(int i)
    0x0000000000400aa2 <func(int)+0>:       push   %rbp   保护rbp——一般都会用rbp来做为栈临时指针，保护上层调用函数的值
    0x0000000000400aa3 <func(int)+1>:       mov    %rsp,%rbp   将栈顶rsp指针给rbp——rsp是栈顶指针，总是指向栈顶。linux，gcc使用的是AT&T格式，和windows的intel汇编不同，mov src dst。
    0x0000000000400aa6 <func(int)+4>:       sub    $0x10,%rsp
    0x0000000000400aaa <func(int)+8>:       mov    %edi,-0x4(%rbp)  i放入栈中，不同编译器，使用方式不同，这里用edi传递
    15      {
    16        if (i==0){
    0x0000000000400aad <func(int)+11>:      cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
    0x0000000000400ab1 <func(int)+15>:      jne    0x400ac2 <func(int)+32>
    17          return get_str();
    0x0000000000400ab3 <func(int)+17>:      callq  0x400a8c <get_str()>
    0x0000000000400ab8 <func(int)+22>:      mov    %rax,-0x10(%rbp)  将get_str返回值放入栈中
    18        }else{
    19          get_str1();
    0x0000000000400ac2 <func(int)+32>:      callq  0x400a97 <get_str1()>
    20        }
    21      }
    0x0000000000400abc <func(int)+26>:      mov    -0x10(%rbp),%rax  将栈中返回值放入rax中，返回
    0x0000000000400ac0 <func(int)+30>:      jmp    0x400ac7 <func(int)+37>
    0x0000000000400ac7 <func(int)+37>:      leaveq 
    0x0000000000400ac8 <func(int)+38>:      retq

可以发现，没有使用return返回的函数，少了将返回值放入栈中的操作，最后返回的直接是rax寄存器的值。但是巧合的是，这个rax，刚好是get\_str1函数调用后，用来存放返回值的，所以，最终是没有问题的。

但是，这种写法是不合格的，这次没有问题只是个巧合，如果get\_str1后调用了任何一个函数，都会导致结果错误。如：

const std::string& func(int i)
    {
      if (i==0){
        return get_str();
      }else{
        get_str1();//没有返回值
      }
      get_str();
    }

写成这个样子，结果就有问题了。

还有，现在是返回的一个常量，也就是保证在上层调用的函数使用时，变量是有效的，如果返回的是临时变量，就会有问题了。如：

const std::string get_str()
    {
      std::string str("hello");
      return str;
    }
    
    const std::string get_str1()
    {
      std::string str1("hello1");
      return str1;
    }
    
    const std::string func(int i)
    {
      if (i==0){
        return get_str();
      }else{
        get_str1();//没有返回值
      }
    }

修改成这个样子，则调用get\_str1()返回值，是在func函数的作用栈中，在main函数调用func函数时，返回值还是用的这个值，但这个值已经销毁掉了，使用时会segment fault，core掉。