Warum ist es manchmal möglich, einen Verweis auf eine lokale Variable in C zurückzugeben?

Werte von lokalen Variablen zurückgeben: Ein überraschendes Verhalten

Bei der Programmierung werden lokale Variablen normalerweise im Stapelspeicher gespeichert. Wenn eine Funktion zurückkehrt, wird der zugehörige Stapelrahmen entfernt und auf die darin enthaltenen Variablen kann nicht mehr zugegriffen werden. Beim Versuch, einen Verweis auf eine lokale Variable zurückzugeben, tritt jedoch ein eigenartiges Verhalten auf.

Wie im bereitgestellten Codeausschnitt gezeigt:

int& foo() {
    int i = 6;
    return i;
}

int main() {
    int i = foo();
    std::cout << i << std::endl;
    std::cout << &i << std::endl;
}

Dieser Code scheint den üblichen Stapelregeln zu widersprechen Speicherverwaltung. Trotz der Tatsache, dass die lokale Variable i in der foo-Funktion vom Stapel entfernt wird, wenn die Funktion zurückkehrt, bleibt der referenzierte Wert in der Hauptfunktion zugänglich.

Dieses ungewöhnliche Verhalten ist auf eine Eigenart der meisten Funktionen zurückzuführen Compiler implementieren Funktionsaufrufe. Wenn eine Funktion aufgerufen wird, reserviert der Compiler einen Speicherblock auf dem Stapel für die lokalen Variablen und Parameter der Funktion. Während die Funktion ausgeführt wird, ist der auf dem Stapel zugewiesene Speicher geschützt, sodass andere Funktionen nicht darauf zugreifen können. Wenn die Funktion jedoch zurückkehrt, wird der Speicherschutz nicht sofort entfernt. Stattdessen wartet der Compiler bis zum nächsten Funktionsaufruf oder bis der aktuelle Stack-Frame nicht mehr benötigt wird.

Im Fall der foo-Funktion reserviert der Compiler Speicher für die lokale Variable i auf dem Stack. Wenn die Funktion zurückkehrt, wird der Rückgabewert von i an der für den nächsten Funktionsaufruf reservierten Stelle oder im Stapelrahmen des Aufrufers platziert. Das bedeutet, dass, auch wenn der Stapelrahmen für foo entfernt wurde, der für die lokale Variable i zugewiesene Speicher intakt bleibt und über die zurückgegebene Referenz zugänglich bleibt.

Es ist wichtig zu beachten, dass dieses Verhalten vom Compiler und der Implementierung abhängig ist . Einige Compiler entscheiden sich möglicherweise dafür, den Speicherschutz sofort nach der Rückkehr der Funktion zu entfernen, sodass der Zugriff auf den Speicherort einer lokalen Variablen nach der Rückkehr ein undefiniertes Verhalten aufweist. Daher sollte die Rückgabe von Verweisen auf lokale Variablen generell vermieden werden und gilt als unsichere Codierungspraxis.

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