这个程序如何自我复制？答案

【问题标题】：How does this program duplicate itself?这个程序如何自我复制？
【发布时间】：2026-02-12 16:55:01
【问题描述】：

此代码来自 Hacker's Delight。它说这是 C 语言中最短的此类程序，长度为 64 个字符，但我不明白：

    main(a){printf(a,34,a="main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}",34);}

我试图编译它。它编译时有 3 个警告且没有错误。

【问题讨论】：

3个warning and no error代表编译成功，为什么不运行呢？
@Cestarian 问题不在于它做什么 - 它是如何做到的？因此，标题。
这实际上不是最短的程序。实际最短的是 0 字节长。您可以让编译器成功地将一个 0 字节的 c 文件编译成可执行文件。运行该 exe 会打印 0 个字节，这是原始程序的完整源代码。
@GrantPeters：可以吗？如何？空源文件是有效的翻译单元，但不是有效的源文件。
@KeithThompson 请参阅 *.com/questions/17515790/… 了解使用此功能的 ioccc 条目

标签： c quine

【解决方案1】：

这个程序依赖于假设

main 的返回类型为int
函数的参数类型默认为int，
将首先评估参数a="main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}"。

它将调用未定义的行为。 C 中不保证函数参数的求值顺序。
尽管如此，这个程序的工作原理如下：

赋值表达式 a="main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}" 会将字符串 "main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}" 赋值给 a，赋值表达式 的值也将是 "main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}"，按照 C标准--C11: 6.5.16

赋值运算符将值存储在左操作数指定的对象中。 赋值表达式 在赋值之后具有左操作数的值 [...]

考虑到上述赋值运算符的语义，程序将扩展为

 main(a){
      printf("main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}",34,a="main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}",34);
}

ASCII 34 是 "。说明符及其对应的参数：

%c ---> 34 
%s ---> "main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}" 
%c ---> 34

更好的版本是

main(a){a="main(a){a=%c%s%c;printf(a,34,a,34);}";printf(a,34,a,34);}

它比4 字符更长，但至少跟在 K&R C 后面。

【讨论】：

【解决方案2】：

它依赖于 C 语言的几个怪癖和（我认为是）未定义的行为。

首先，它定义了main 函数。声明一个没有返回类型或参数类型的函数是合法的，它们将被假定为int。这就是main(a){ 部分起作用的原因。

然后，它使用 4 个参数调用 printf。由于它没有原型，因此假定它返回 int 并接受 int 参数（除非您的编译器隐式声明它，就像 Clang 那样）。

第一个参数假定为int，在程序开头为argc。第二个参数是 34（它是双引号字符的 ASCII）。第三个参数是赋值表达式，将格式字符串赋值给a并返回。它依赖于指针到整数的转换，这在 C 中是合法的。最后一个参数是另一个数字形式的引号字符。

在运行时，%c 格式说明符被替换为引号，%s 被替换为格式字符串，您将再次获得原始源代码。

据我所知，参数评估的顺序是不确定的。这个 quine 有效，因为赋值 a="main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}" 在 a 作为第一个参数传递给 printf 之前被评估，但据我所知，没有强制执行它的规则。此外，这在 64 位平台上不起作用，因为指针到 int 的转换会将指针截断为 32 位值。事实上，即使我可以看到它在某些平台上是如何工作的，但它在我的计算机上却无法使用我的编译器。

【讨论】：

是的，由于评估顺序，存在 UB。还有更多的 UB，因为 a (int) 的类型与 %s 转换所期望的类型 (char *) 不同。
@zneak 谢谢，现在我明白了这个程序，你真的很擅长 c
@JerryCoffin;什么是“更多”或“更少”UB？
@hacks：未定义行为的另一个实例，因此即使（例如）答案中引用的 UB 以某种方式修复，整个程序仍然会有 UB。 IOW，不是“（更多未定义的）行为，而是“未定义的（更多行为）”。

【解决方案3】：

这是基于 C 允许你做的许多怪癖，以及一些碰巧对你有利的未定义行为。顺序：

main(a) { ...

如果未指定，则假定类型为 int，因此相当于：

int main(int a) { ...

即使main 应该采用 0 或 2 个参数，这是未定义的行为，但也可以忽略缺少的第二个参数。

接下来是身体，我将把它隔开。请注意，a 是 int，根据 main：

printf(a,
       34,
       a = "main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}",
       34);

参数的求值顺序是未定义的，但我们依赖于第三个参数——赋值——首先被求值。我们还依赖于能够将char * 分配给int 的未定义行为。另外，请注意 34 是 " 的 ASCII 值。因此，该计划的预期影响是：

int main(int a, char** ) {
    printf("main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}",
           '"',
           "main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}",
           '"');
    return 0; // also left off
}

在评估时会产生：

main(a){printf(a,34,a="main(a){printf(a,34,a=%c%s%c,34);}",34);}

这是原始程序。多田！

【讨论】：

【解决方案4】：

该程序应该打印它自己的代码。请注意字符串文字与整个程序代码的相似性。这个想法是文字将用作printf() 格式字符串，因为它的值被分配给变量a（尽管在参数列表中）并且它也将作为要打印的字符串传递（因为赋值表达式评估为分配的值）。 34 是双引号字符 (") 的 ASCII 码；使用它可以避免包含转义文字引号字符的格式字符串。

代码依赖于函数参数求值顺序形式的未指定行为。如果它们是按参数列表顺序计算的，那么程序很可能会失败，因为 a 的值将被用作指向格式字符串的指针，然后才实际分配正确的值。

另外，a 的类型默认为int，并且不能保证int 的宽度足以容纳对象指针而不截断它。

此外，C 标准只为main() 指定了两个允许的签名，而使用的签名不在其中。

此外，在没有原型的情况下，编译器推断出的printf()的类型是不正确的。绝不保证编译器会生成一个适用于它的调用序列。

【讨论】：