递归无额外return语句的工作原理及C语言递归代码异常解析

在C语言中，只有void类型的函数允许无显式return语句。对于返回值为非void类型的函数，如果没写return语句，程序行为属于未定义行为——编译器可任意处理，可能返回随机垃圾值、复用寄存器残留值，甚至导致程序崩溃。这种情况属于代码错误，绝对不能依赖。

先看你给出的代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int fun(int a)
{
    if (a > 4)
    {
        return fun(a - 1) * a;
    }
}
int main()
{
    int x = fun(10);
    printf("%d", x);
}

递归调用展开（递归树） #

把递归过程拆解为树状结构：

• fun(10) = fun(9) * 10
  • fun(9) = fun(8) * 9
    • fun(8) = fun(7) * 8
      • fun(7) = fun(6) * 7
        • fun(6) = fun(5) * 6
          • fun(5) = fun(4) * 5
            • fun(4)：满足a <= 4，进入分支后无return语句，返回值未定义

额外的4从哪里来？ #

当调用fun(4)时，函数未执行任何return语句，此时像GCC这类编译器会默认返回eax寄存器的当前值——而这个场景下，eax寄存器刚好保存了参数a=4的值，所以fun(4)返回了4。

后续计算链变成：
fun(5) = 4 * 5 = 20
fun(6) = 20 * 6 = 120
fun(7) = 120 * 7 = 840
fun(8) = 840 * 8 = 6720
fun(9) = 6720 * 9 = 60480
fun(10) = 60480 * 10 = 604800

这就导致最终结果多乘了一个4，和预期的5*6*7*8*9*10=151200不符。本质是代码违反C语言标准，触发了未定义行为，返回了意外值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者below_heaven