C语言中未显式return的函数为何printf能输出对应值？

示例代码 #

#include <stdio.h>

int fun1(void);
int fun2(void);
int fun3(void);
int x;  //global variable

void main(){
    x=10;
    printf("x = %d\n",x);
    printf("x = %d\n",fun1());
    printf("x = %d\n",fun2());
    printf("x = %d\n",fun3());
}


fun1(void){
    x = x+10; //global
}

fun2(void){
     int x;
     x = 1;  //local
     return x;
}

fun3(void){
    x = x+10;  //local
}

运行输出 #

x = 10
x = 20
x = 1
x = 30

核心疑问 #

声明为返回int类型的fun1、fun3没有写显式return语句返回值，为什么printf还是能输出20、30这类符合预期的数值？

原因解释 #

• 首先要明确：这是典型的未定义行为（Undefined Behavior），不是C语言标准保证的合法效果，你当前看到的输出只是特定编译器、特定编译选项、特定硬件架构下的巧合，换环境结果可能完全不同，甚至程序直接崩溃。
• C语言标准明确规定：如果返回值类型不是void的函数，在执行到函数体结束的}时没有通过return语句返回确定值，调用方尝试读取该函数返回值的行为没有任何标准约束，编译器可以生成任意逻辑的代码，不需要对结果负责。
• 你当前看到的“正确返回”是x86平台下常见编译器的实现习惯导致的：x86架构下，C函数返回int类型值时，约定把返回值存放在EAX通用寄存器中。fun1和fun3里最后执行的操作是对全局变量x做加法赋值，这个运算的结果会临时存放在EAX寄存器里，函数结束前没有其他指令修改EAX的值，调用方按约定从EAX读返回值时，就刚好读到了修改后的全局x的数值。
• 这种巧合非常脆弱：只要你调高编译优化等级、换ARM/RISC-V等其他架构的编译器、在函数末尾加几行其他运算代码，返回值马上会变成不可预期的随机值。现在主流编译器（GCC、Clang）开启-Wall警告选项时，会直接对“非void函数无return语句”的写法抛出警告，开启-Werror后会直接阻止编译。
• 额外说明：原示例代码存在多处不符合现代C标准的写法：一是fun1、fun3定义时省略返回值类型，这是已经被废弃的C89隐式int规则，C99及之后的标准不再支持这种写法；二是void main()不是C标准规定的合法main函数签名，标准写法为int main(void)；三是fun3内没有定义局部变量x，注释标注操作的是local变量属于笔误，实际操作的是全局变量x。

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