C中的功能指针存储器说明

Question

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int (*fptr1)(int);

int square(int num){
  return num*num;
}

void main(){
  fptr1 = &square;
  printf("%d\n",fptr1(5));
}

当我们调用函数指针时，有人可以简要解释堆栈中发生的事情吗？直接在main（）中调用函数和通过C语言中的函数指针通过物理内存和进程调用它有什么区别？

当我们用函数指针调用函数时，我试图理解内存中发生了什么，但这对我来说还不够。

1. 当我们通过指针调用函数时，指针是否在代码空间中具有此函数的位置？
2. 当被调用函数运行时，它与main（）中通常称为函数的相同？
3. 当代码在流水线分支预测处理器中运行时，直接调用函数或使用函数指针有什么区别？

Answer 1

回答这个问题的最好方法是查看反汇编（稍加修改的样本）：

fptr1 = □
int result1 = fptr1(5);
int result2 = square(5);

此x64 asm中的结果：

    fptr1 = □
000000013FA31A61  lea         rax,[square (013FA31037h)]  
000000013FA31A68  mov         qword ptr [fptr1 (013FA40290h)],rax  
    int result1 = fptr1(5);
000000013FA31A6F  mov         ecx,5  
000000013FA31A74  call        qword ptr [fptr1 (013FA40290h)]  
000000013FA31A7A  mov         dword ptr [result1],eax  
    int result2 = square(5);
000000013FA31A7E  mov         ecx,5  
000000013FA31A83  call        square (013FA31037h)  
000000013FA31A88  mov         dword ptr [result2],eax  

正如您所看到的，直接调用函数和通过指针调用程序集几乎相同。在这两种情况下，CPU都需要访问代码所在的位置并调用它。直接调用的好处是不必取消引用指针（因为偏移将被烘焙到程序集中）。

1. 是的，你可以在函数指针的赋值中看到，那个 它存储'square'函数的代码地址。
2. 从堆栈中 设置/拆除：是的。从绩效的角度来看，有一个 如上所述，略有不同。
3. 没有分支，所以这里没有区别。

编辑：如果我们要将分支插入到上面的示例中，那么用尽有趣的场景就不会花费很长时间，所以我将在这里解决它们：

如果我们在加载（或赋值）函数指针之前有一个分支，例如（在伪程序集中）：

branch zero foobar
lea square
call ptr

然后我们可以有所不同。假设管道选择加载并开始处理foobar处的指令，然后当它意识到我们实际上不会采用该分支时，它必须停止以加载函数指针和解除引用它。如果我们只是叫一个知道地址，那么就不会有失速。

案例二：

lea square
branch zero foobar
call ptr

在这种情况下，直接调用与通过函数指针之间没有任何区别，因为我们需要的一切都已知道处理器是否开始执行错误的路径，然后重置以开始执行调用。

第三种情况是分支跟随调用，从管道的角度来看，这显然不是很有趣，因为我们已经执行了子程序。

所以要完全重新回答问题 3 ，我会说是的，有区别。但真正的问题是编译器/优化器是否足够智能以在函数指针赋值后移动分支，因此它属于案例2而不是案例1。

Answer 2

1. 指向函数的指针包含程序文本段中函数开头的地址。
2. 一旦被调用，该函数的运行方式是相同的，无论是直接调用还是通过指向函数的指针。
3. 我不确定。通常，不会有太大差异;如果有的话，指向函数的指针不会经常更改（例如，因为你动态加载了一个共享库，所以你必须使用指向函数的指针来调用函数）。

  

直接在main（）中调用函数并通过函数指针调用函数有什么区别？

唯一的区别可能是从内存中获取函数指针的额外内存引用。

Answer 3

1. 是
2. 绝对
3. 没有区别

通过函数指针调用函数只是一种方便;并且可以将函数作为参数传递给另一个函数。例如，参见qsort（）

Answer 4

通过名称调用函数和通过函数指针调用函数没有区别。函数指针的目的是让你可以调用在其他地方指定的函数。例如，qsort()函数将函数指针作为一个参数，它调用它来确定如何对数组的元素进行排序，而不是只有一个比较方法。