为什么定义在栈中的这个C函数指针在传递时无效？

Question

我试图将在父块范围内定义的函数指针传递给另一个函数。我在不同的环境中同时遇到工作和段错误。（我不是C专家）

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

void test_function(bool (*function_pointer) (int x)) {
        printf("addr passed function_pointer %p\n", function_pointer);
        if (function_pointer(100)) {
                printf("  run: true\n");
        } else {
                printf("  run: false\n");
        }
}

bool function_outside_main(int x) {
        return x < 0;
}

int main(void) {
        // run with function defined globally
        printf("addr function_outside_main %p\n", function_outside_main);
        test_function(function_outside_main);

        // run with function defined in this stack block
        bool function_inside_main(int x) {
                return x > 0;
        }
        printf("addr function_inside_main %p\n", function_inside_main);
        test_function(function_inside_main); // shouldn't the address be valid?
}

在 GCC 版本 5.4.0 的 Ubuntu 16.04.4 上（在 Amazon EC2 上）它与输出一起工作：

addr function_outside_main 0x400620
addr passed function_pointer 0x400620
  run: false
addr function_inside_main 0x7ffc018d5690
addr passed function_pointer 0x7ffc018d5690
  run: true

在 GCC 版本 9.3.0 的 Ubuntu 20.04.1 上（在 Windows WSL 下）它因段错误而失败：

addr function_outside_main 0x7ff19c8631dd
addr passed function_pointer 0x7ff19c8631dd
  run: false
addr function_inside_main 0x7ffffc033b20
addr passed function_pointer 0x7ffffc033b20
zsh: segmentation fault (core dumped)  ./a.out

Answer 1

使用这个 gcc 扩展，你不能在定义它的函数范围之外调用它。这是一个未定义的行为。非常类似于解引用函数范围外的指针引用的局部自动变量

Answer 2

我无权访问 WSL（或 9.3 gcc），但我确实注意到一个警告，即内部函数在其中定义的函数返回后可能不会被调用。通常这对于被延迟的函数来说会很麻烦，但我怀疑你的编译器已经用函数结尾折叠了最终语句（ test_function(function_inside_main); // shouldn't the address be valid?）；那么你能不能在该语句之后添加一行：printf("Hello, world\n");，看看它是否神奇地修复了它？

这就是扩展的危险，也就是 定义自己的 C 类语言。

Answer 3

像这样的嵌套函数是 gcc 扩展，不是 C 标准的一部分。

gcc 使用的实现通常¹ 涉及为嵌套函数创建一个on-stack thunk，因此调用它需要可执行堆栈支持。 Linux（和 Windows）的较新版本默认为 non-executable 堆栈，因此会崩溃。

要使此工作正常，您可以使用 gcc 的 -z execstack 选项，或者您可以使用 execstack 工具修改二进制文件以在创建后指定可执行堆栈。

¹_{在某些带有 -O 的 gcc 版本中，它可以确定何时嵌套函数实际上不需要嵌套（它们从不引用包含范围), 而不是在这些情况下使用 thunk}

为什么定义在栈中的这个C函数指针在传递时无效？

Why is this C function pointer defined in the stack not valid when passed?

c

gcc

nested-function