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dbush
Asked: 2025-03-07 02:41:10 +0800 CST

for 循环声明与主体的范围存在歧义

  • 772

我相信我在 C 标准中遇到过一个模棱两可的情况，关于循环第一个子句中声明的对象的范围for与循环体中声明的对象的范围。

给出以下代码：

for (int i = 1; i < 5; i++) {
    int i = 2;
    printf("%d ", i);
}

乍一看，与循环第一个子句中的声明相比，i循环体内部的声明似乎处于内部范围。ifor

C23 标准第 6.2.1p4 节对块范围标识符作出了如下规定：

如果声明标识符的声明符或类型说明符出现在块内或函数定义中的参数声明列表中，则该标识符具有块作用域，该作用域终止于相关块的末尾

6.2.2p6 有关链接：

以下标识符没有链接：声明为对象或函数以外的任何内容的标识符；声明为函数参数的标识符；没有使用存储类说明符声明的对象的块作用域标识符extern。

因此两者都具有块作用域并且没有链接。

但是，查看 6.2.1p6，其中关于比较范围的说法如下：

当且仅当两个标识符的作用域终止于同一点时，它们才具有相同的作用域。

并且关于该声明的 6.8.5.3p1 对其for声明的标识符的范围规定如下：

如果clause-1是声明，则其声明的任何标识符的范围是声明的其余部分和整个循环，包括其他两个表达式；在控制表达式的第一次评估之前按执行顺序到达

综合起来，似乎声明为的两个对象的i作用域都以相同的点结束，即循环的结束括号for（即“整个循环”的末尾），因此具有相同的作用域，而且两者都没有链接。

根据 6.7p3，这将违反约束：

如果标识符没有链接，则具有相同范围和相同名称空间的标识符声明（在声明符或类型说明符中）不得超过一个。

但是我测试过的编译器都没有显示任何诊断信息。

直观地看，这似乎是应该允许的。

for这是标准中的缺陷，还是我遗漏了什么？范围匹配只检查结尾而不检查开头是否有特定原因？当引入循环中的声明时，语言是相同的。

c

1 个回答

  1. Best Answer

    注意：这是对该答案的初始版本的重大重写。

    乍一看，与循环第一个子句中的声明相比，i循环体内部的声明似乎处于内部范围。ifor

    事实确实如此。

    [...] 因此两者都有块作用域并且没有链接

    您引用了规范的相关章节。我认为它们毫无疑问都i具有块作用域且没有链接。

    综合起来，似乎两个声明为 i 的对象的作用域都以同一点结束，即 for 循环的右括号（即“整个循环”的结尾），因此具有相同的作用域

    有点。重要的是要认识到，在规范的语言中，“块”不仅仅意味着括号括起来的复合语句。根据 C23 6.8.1p3，

    块可以是主块、次要块或与函数定义相关联的块；它允许将一组声明和语句分组为一个语法单元。

    主块不仅包括复合语句，还包括选择语句（if和switch​​）和迭代语句（for，，... while）。次要块包括所有标记和未标记的语句 - 不仅包括上述语句，还包括表达式语句和跳转语句（，，，） 。（6.8.1p1）总体而言，“块”是一个非常广泛的句法类别。dowhilebreakcontinuegotoreturn

    6.8.5.3p1 确实说了，外部的范围i包括“整个循环”，这被合理地解释为“整个for语句”。当我们考虑 6.8.1p3 的下一部分时，这种理解很有帮助：

    每当块B作为封闭块A的定义的一部分出现在语法生成中时，与 B 关联的标识符的范围和对象的生命周期不会扩展到B之外的A部分。

    这直接说明了问题。在示例代码中，整体语句具有Afor的角色，而作为循环体的复合语句具有B的角色。内部范围在B （循环体）的末尾结束，而外部范围则继续延伸到A（整体语句）的末尾。这里的棘手之处在于，这主要是示例中的语义区别，而不是句法区别。iifor

    语义上的区别才是最重要的。具体来说，外部变量i在循环迭代中保留其值这一事实反映了它在整个循环执行过程中不会超出范围，而内部变量在一次迭代到下一次迭代之间i 不保留其值，甚至不存活这一事实反映了其范围较窄。

    但是，如果你想要在此基础上添加语法区别，那么一种方法就是将内部范围解释i为排除循环体的结束括号，将外部范围解释i为包含它。这样你就可以在范围上产生差异，而这种差异可以用可区分的源代码区域来表达。

    还请考虑以下代码片段，它具有类似的结构，但争议较少：

    {
    int i = 1;
    {
        int i = 2;
        printf("%d ", i);
    }
}

    i请注意，内部作用域的结束和外部作用域的结束之间没有任何语句i，但它们仍然是不同的作用域。这支持了以下观点：作用域与程序的逻辑结构有关，不一定可以用执行步骤来衡量。

    这是标准中的缺陷，还是我遗漏了什么？

    我怀疑你和我最初一样，忽略了“块”一词必须有相当广泛的理解。你可能还从代码的词汇结构的角度来思考，而在 C 中，范围必须在语法/语义层面来理解。

    范围匹配只检查结尾而不检查开头，有什么特殊原因吗？

    C99 的基本原理花了一些时间在范围上，但它没有解决这个特定问题。虽然定义“相同范围”的语言是 C99 中的新语言，但一般概念是从 C90 中继承下来的，你问的问题不会在 C90 中出现。C90 关注的是范围在哪里结束，而不是在哪里开始。

    C99 的措辞基本不变地延续到了 C23 中。我一直认为这有点令人担忧，但我有理由相信，即使在 C90 之前，这个想法也是包容所有标识符，包括在同一范围内多次声明的标识符（具有内部或外部链接）。 有些声明从声明的标识符的范围开始，而另一些则没有，但标识符的范围结束点是明确的。 而这个终点抓住了想要的想法。

    • 9

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