Question

在series of articles中，Dan Saks在C中介绍了虚拟函数的可能实现。更多地依赖于静态类型检查，这是一种不同的方法，而不是the solution of A.-T. Schreiner与void *指针和动态类型检查。

这是一个精简的示例，没有Saks＆＃39;的vptr和vtable s。版本（为简单起见，函数指针只是struct Base和struct Derived的成员。）

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

typedef struct Base Base;

// Base "class"
struct Base {
    int (*get_param)(Base const *self);
};

inline int Base_get_param(Base const *self)
{
    return  self->get_param(self);
}

typedef struct Derived Derived;

// Derived "class"
struct Derived {
    int (*get_param)(Derived const *self);
    int param;
};

Derived * Derived_new(int param)
{
    Derived *self = malloc(sizeof(Derived));
    if (!self) abort();
    self->get_param = Derived_get_param;
    self->param = param;
    return self;
}

void Derived_delete(Derived *self)
{
    free(self);
}

inline int Derived_get_param(Derived const *self)
{
    return self->param;
}


int main()
{
    Derived *d = Derived_new(5);
    printf("%d\n", Derived_get_param(d));
    printf("%d\n", Base_get_param((Base *) d));  // <== undefined behavior?
    Derived_delete(d);
    return 0;
}

要点是函数调用（和强制转换）Base_get_param((Base *) d)。这是否意味着函数指针int (*get_param)(Derived const *self)得到＆＃34;隐式转换＆＃34;到int (*get_param)(Base const *self)？我是否在这里利用未定义的行为（根据C99和C11标准），因为类型不兼容？

我使用GCC 4.8和clang 3.4得到了正确的输出。是否存在上述实施可能被破坏的情况？

关于函数指针转换和兼容类型有一个详细的答案here，但我不确定这种情况。

Answer 1

这个程序确实调用了undefined behavior，你在这里违反了strict aliasing rules：

printf("%d\n", Base_get_param((Base *) d));
                               ^^^^^^^^^

严格的别名规则使得通过不同类型的指针访问对象的行为不确定，尽管 char * 有一个例外，我们可以在不调用未定义的行为的情况下使用它来别名。

基本上，编译器可以围绕不同类型的指针不指向同一内存的假设进行优化。一旦调用未定义的行为，程序的结果就变得不可预测了。

实际上在其他情况下，例如在question中，我无法让编译器做错事，但在其他更复杂的情况下，事情可能会出错。有关确实导致问题的案例，请参阅gcc, strict-aliasing, and horror stories。文章Type Punning, Strict Aliasing, and Optimization提供了以下代码：

#include <stdio.h>

void check (int *h, long *k)
{
  *h = 5;
  *k = 6;
  printf("%d\n", *h);
}

int main (void)
{
  long k;
  check((int *)&k, &k);
  return 0;
}

违反严格别名并使用-O1 V -O2生成不同的输出。

可以使用gcc关闭-fno-strict-aliasing的严格别名，也许作者正在做出这样的假设，尽管我在文章中找不到。这确实禁用了一些优化，因此它不是无成本标志。

C中的虚拟继承示例，利用未定义的行为？

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