Bẫy kinh điển & undefined behavior

Suốt 15 bài, bạn đã gặp lác đác những cái bẫy: chuỗi hằng không được sửa (Bài 5), con trỏ sau khi free (Bài 7), các bẫy con trỏ (Bài 10). Bài này gom chúng về một mối - theo cuốn sách mỏng nhất và nổi tiếng nhất về chủ đề này: C Traps and Pitfalls (Andrew Koenig, 1989). Koenig làm việc tại Bell Labs - chính nơi sinh ra C - và viết sách từ danh sách những lỗi mà các đồng nghiệp lão luyện của ông vẫn mắc.

Sách xếp bẫy theo tầng, giống như cách trình biên dịch đọc code của bạn:

• ▸Bẫy TỪ VỰNG (lexical): từng ký tự bị đọc khác ý bạn - dấu = không phải ==, số 010 không phải mười.
• ▸Bẫy CÚ PHÁP (syntactic): từng câu lệnh bị ghép khác ý bạn - else thuộc về if nào, dấu ; thừa, toán tử nào tính trước.
• ▸UNDEFINED BEHAVIOR: code hợp lệ về cú pháp nhưng chuẩn C không hứa gì về kết quả - tầng nguy hiểm nhất.

Bẫy nổi tiếng nhất của C chỉ là thiếu một ký tự. Trong C, phép gán x = 5 là một biểu thức CÓ GIÁ TRỊ (bằng 5), nên đặt nó vào if hoàn toàn hợp lệ:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x = 0;
    if (x = 5)
        printf("vao nhanh if! x = %d\n", x);
    return 0;
}

vao nhanh if! x = 5

x đang là 0, nhưng x = 5 GÁN 5 vào x rồi trả về 5 - khác 0 nghĩa là "đúng", thế là vào nhánh if. Bẫy thứ hai còn im lặng hơn - nó nằm ở cách C đọc chữ số đầu tiên:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int ngay = 010;   /* dinh ghi ngay 10 */
    printf("ngay = %d\n", ngay);
    return 0;
}

ngay = 8

• ▸Hằng số nguyên bắt đầu bằng 0 là hệ BÁT PHÂN (octal): 010 = 8, 020 = 16 - di sản từ thời Unix.
• ▸Bẫy = vs == có cảnh báo nếu bật -Wall; bẫy octal thì KHÔNG - hợp lệ tuyệt đối, chỉ có mắt người cứu được.
• ▸Chỗ hay dính octal nhất: căn cột số cho thẳng hàng bằng số 0 đứng đầu.

Tầng thứ hai: từng từ đọc đúng cả, nhưng cách chúng ghép thành câu thì khác ý bạn. Thủ phạm quen nhất là một dấu ; thừa:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i = 1;
    while (i <= 3);   /* <-- dau ; nay la THAN vong lap */
        i++;          /* thut le chi lua mat nguoi      */
    printf("%d\n", i);
    return 0;
}

Thụt lề không có ý nghĩa với C - và đó cũng là gốc của bẫy dangling else: else luôn gắn với if gần nhất chưa có else, bất kể bạn thụt lề thế nào:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int diem = 4;
    if (diem >= 0)
        if (diem >= 5)
            printf("Dau\n");
    else
        printf("Diem am?!\n");
    return 0;
}

Diem am?!

Điểm 4 không hề âm, nhưng else thuộc về if (diem >= 5) - và 4 < 5 nên nhánh else chạy. Bẫy cú pháp cuối cùng là thứ tự ưu tiên toán tử, Koenig xếp vào nhóm kinh điển nhất:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x = 6;            /* 6 la so chan */
    if (x & 1 == 0)
        printf("chan\n");
    else
        printf("le?!\n");
    return 0;
}

le?!

• ▸== có ưu tiên CAO hơn &, nên x & 1 == 0 nghĩa là x & (1 == 0) = x & 0 = 0 - "sai" với mọi x.
• ▸Quy tắc sống còn: trộn toán tử bit (& | ^ << >>) với so sánh thì LUÔN bọc ngoặc - (x & 1) == 0.
• ▸Cả ba bẫy cú pháp trên đều có cảnh báo nếu bật -Wall - thêm một lý do để không bao giờ biên dịch "trần".

Đến lượt bạn. Mỗi bẫy dưới đây là một chương trình nhỏ - đoán kết quả trước, chốt rồi mới hiện đáp án và lời giải. Có cả những bẫy chưa xuất hiện ở trên:

int x = 0;
if (x = 5)
    printf("vao nhanh if! x = %d\n", x);

Hai bẫy cuối trong công cụ không có "kết quả đúng" để học thuộc - vì chuẩn C cố tình không định nghĩa hành vi của chúng. Undefined behavior (UB) nghĩa là: chương trình vi phạm một quy tắc mà chuẩn không bắt trình biên dịch phải kiểm tra, nên mọi kết quả đều "hợp lệ" - sập, số rác, hay đáng sợ nhất: chạy đúng hôm nay, hỏng ngày mai. Bản đồ các UB bạn sẽ gặp nhiều nhất:

Không ai nhớ hết danh sách UB của chuẩn (hơn 200 mục) - nên người viết C chuyên nghiệp phòng thủ bằng công cụ, theo hai lớp:

• ▸Lớp 1 - lúc biên dịch: LUÔN bật cc -std=c17 -Wall -Wextra (dự án nghiêm túc thêm -Werror: cảnh báo = lỗi, không cho lờ đi).
• ▸Lớp 2 - lúc chạy: sanitizer. Thêm -fsanitize=undefined,address là chương trình tự tố cáo UB và lỗi bộ nhớ ngay tại dòng gây ra.
• ▸Quy tắc vàng: không bao giờ "thử xem máy in gì" để kết luận về UB - máy chỉ cho bạn MỘT khả năng trong vô số.