如何解释从函数指针数组调用 C 函数？答案

【问题标题】：How to explain calling a C function from an array of function pointers?如何解释从函数指针数组调用 C 函数？
【发布时间】：2022-12-05 00:52:50
【问题描述】：

此示例 https://godbolt.org/z/EKvvEKa6T 使用此语法调用 MyFun()

(*((int(**)(void))CallMyFun))();

是否有该混淆语法的 C 分解来解释它是如何工作的？

#include <stdio.h>

int MyFun(void)
{
    printf("Hello, World!");
    return 0;
}

void *funarray[] = { NULL,NULL,&MyFun,NULL,NULL };

int main(void)
{
    size_t CallMyFun = (size_t)&funarray + (2 * sizeof(funarray[0]));
    return (*((int(**)(void))CallMyFun))();
}

【问题讨论】：

怎么解释呢？一些迷上 LSD 的白痴决定故意编写难以理解的代码，以证明他是多么“聪明”——但彻底失败了。暗示：真的聪明的代码唤起更像是“Dang that's简单的.非常简单明了！为什么我没有想到这一点？”这样的代码简直是愚蠢的。
这段代码很荒谬，但有问题的行的想法是首先将（数字）地址转换为指向函数的指针，然后取消引用该指针以调用该函数。

标签： c

【解决方案1】：

void *funarray[] = { NULL,NULL,&MyFun,NULL,NULL }; 的行为未由 C 标准定义，因为它将指向函数的指针 (MyFun) 转换为指向对象类型 (void *) 的指针。 C 2018 6.3.2.3 中规定了指针的转换，除了空指针外，它们都没有涵盖对象类型指针和函数类型指针之间的转换。

代码 size_t CallMyFun = (size_t)&funarray + (2 * sizeof(funarray[0])); 将 CallMyFun 设置为 funarray 的元素 2 的地址，前提是指向整数 size_t 类型的指针转换“自然”地工作，这不是 C 标准所要求的，但有意为之。

在(*((int(**)(void))CallMyFun))();中，我们有(int(**)(void)) CallMyFun。这表示将 CallMyFun 转换为指向不带参数并返回 int 的函数的指针。在 C 中使用异构函数指针表时，需要进行类型转换，因为 C 没有提供通用的函数指针机制，所以我们不能因此而责怪作者。但是，这不仅会转换为指向函数类型的指针，还会转换为指向函数类型指针的指针，这是一个错误。

该数组包含指向void 的指针，而不是指向函数指针的指针。 C 标准不要求它们具有相同的大小或表示形式。

然后代码应用*，打算检索指针。这是另一个错误。如果指向 void 的指针具有相同的大小并且表示具有指向函数指针的指针，则访问 void *（这是存储在数组中的内容）作为指向函数的指针（这是检索它使用这个表达式确实）违反了 C 2018 6.5 7 中的别名规则。

但是，如果 C 实现确实支持这个以及所有先前的转换和问题，则结果是指向函数 MyFun 的指针，然后应用 () 调用该函数。

假设数组必须支持异构函数类型，编写代码的正确方法可能是：

// Use array of pointers to functions (of a forced type).
void (*funarray[])(void) = { NULL, NULL, (void (*)(void)) MyFun, NULL, NULL };

…

// Get array element using ordinary subscript notation.
void (*CallMyFunc)(void) = funarray[2];

// Convert pointer to function’s actual type, then call it.
return ((int (*)(void)) CallMyFunc)();

【讨论】：

【解决方案2】：

如 cmets 中所述，这比要求的更难理解。让我们逐行来看：

这将获取数组中元素 2 的地址并将其分配给CallMyFun。请注意，从数组中获取元素的语法很笨拙且不典型。

size_t CallMyFun = (size_t)&funarray + (2 * sizeof(funarray[0]));

这将 CallMyFun 转换为指向函数指针的指针 ((int(**)(void))CallMyFun （记住 - 上一行采用了元素的地址，该元素存储函数的地址）。它取消引用它（第一个*）以将其改回指向函数的指针，并调用该函数。

(*((int(**)(void))CallMyFun))();

一种更典型的方法是 (full example)：

void *CallMyFun = funarray[2];
return ((int(*)(void))CallMyFun)();

即使在那种情况下，您也可以采取一些措施来提高可读性，例如使用 typedef 使指向函数类型的指针更具可读性。

【讨论】：

【解决方案3】：

要了解这里发生了什么，我们应该逐段查看代码的每个部分（至少是奇数段）：

void *funarray[] = { NULL,NULL,&MyFun,NULL,NULL };

在上面，我们正在创建一个初始化为最“空”的指针数组（即NULL），但在索引 2 处我们有一个指向MyFunc 的指针。跟踪类型很有帮助，所以在这一点上，我们有 int (*)(void) 类型的 &MyFunc（C 中的函数指针语法有点奇怪，因为 * 和可能的标识符在中间而不是在最后），它立即变成数组中的void *。为什么数组是 void * 类型，而它似乎包含函数指针有点奇怪，但让我们假设有一个很好的理由......

size_t CallMyFun = (size_t)&funarray + (2 * sizeof(funarray[0]));

这段代码是一种相当复杂的访问数组和获取第二个元素的方法，方法是将数组的头部转换为size_t，然后添加正确的字节数以获取第二个条目的地址（更简单的方法是@ 987654331@）。在这里，我们再次丢失了类型信息，从最初的 int (*[])(void) 变为 void*[] 再变为 size_t。

return (*((int(**)(void))CallMyFun))();

现在我们知道CallMyFunc 包含一个指向函数指针的指针，即数组中MyFunc 指针的地址，如果我们想调用它，我们需要将它转换回正确的类型并正确地解引用它。因此，展开调用，我们直接有 ((int(**)(void))CallMyFun) 将不正确类型的 CallMyFunc 从 size_t 转换为双函数指针，即指向函数指针的指针，其语法为 int (**)(void)，就像任何其他需要两个*来表示的双指针。接下来，由于 is 还不是函数指针，我们需要取消引用它以获取类型为 int (*)(void) 的指针，因此为 (*((int(**)(void))CallMyFun))。最后，我们要实际调用函数指针so最后一组父项。

如 cmets 中所述，此代码因更改类型和使用不寻常的访问数组的方式而变得相当混乱；通常最好保持类型一致，因为它可以让编译器帮助您避免错误，并使代码对您自己和其他人更具可读性。

【讨论】：