Question

考虑以下代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void foo(char * const arg[]) {
    printf("success\n");
}

int main() {
    char myargs[2][64] = { "/bin/ls", NULL };

    foo(myargs);
    execv(myargs[0], myargs);
    return 0;
}

foo和execv都需要char * const *参数，但是当我的foo工作（输出中得到success）时，系统调用{{1 }}失败。

我想知道为什么。这与execv的实现有关吗？

还要假设我有一个execv变量-如何将其发送到char**？

Answer 1

一个二维数组看起来像这样：

char myargs[2][16];

+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

我将尺寸从64减小到16，以防止该图变得烦人。

使用初始化程序，它看起来可能像这样：

char myargs[2][16] = { "/bin/ls", "" }

+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| /| b| i| n| /| l| s|\0|  |  |  |  |  |  |  |  |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|\0|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

注意，我没有尝试在第二行中放置空指针。这样做是没有意义的，因为那是一个字符数组。指针中没有位置。

行在内存中是连续的，因此，如果您查看较低的级别，则实际上更像是这样：

+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| /| b| i| n| /| l| s|\0|  |  |  |  |  |  |  |  |\0|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

当您将myargs传递给函数时，著名的“数组衰减”将产生一个指针。看起来像这样：

void foo(char (*arg)[16]);
...
char myargs[2][16] = { "/bin/ls", "" }
foo(myargs);

+-----------+    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|  POINTER==|===>| /| b| i| n| /| l| s|\0|  |  |  |  |  |  |  |  |\0|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
+-----------+    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

指针arg包含一个用于定位数组开头的值。注意，没有指针指向第二行。如果foo要在第二行中查找值，则需要知道行有多大，以便可以对此进行分解：

+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| /| b| i| n| /| l| s|\0|  |  |  |  |  |  |  |  |\0|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

对此：

+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| /| b| i| n| /| l| s|\0|  |  |  |  |  |  |  |  |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|\0|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

这就是为什么arg必须是char (*arg)[16]而不是char **arg或等效的char *arg[]的原因。

exec函数系列不适用于此数据布局。它想要这样：

+-----------+    +-----------+-----------+
|  POINTER==|===>|  POINTER  |    NULL   |
+-----------+    +-----|-----+-----------+
                       |
/----------------------/
|
|
|    +--+--+--+--+--+--+--+--+
\--->| /| b| i| n| /| l| s|\0|
     +--+--+--+--+--+--+--+--+

当您想添加更多参数时，它会这样：

+-----------+    +-----------+-----------+-   -+-----------+
|  POINTER==|===>|  POINTER  |  POINTER  | ... |    NULL   |
+-----------+    +-----|-----+-----|-----+-   -+-----------+
                       |           |
/----------------------/           |
|                                  |
| /--------------------------------/
| |
| |
| |  +--+--+--+--+--+--+--+--+
\-+->| /| b| i| n| /| l| s|\0|
  |  +--+--+--+--+--+--+--+--+
  |
  |  +--+--+--+--+--+--+
  \->| /| h| o| m| e|\0|
     +--+--+--+--+--+--+

如果将此与二维数组图进行比较，希望您可以理解为什么它不能是隐式转换。实际上，这涉及到在内存中移动内容。

Answer 2

foo和execv都需要char * const *参数，

是的

但是当我的foo工作正常（输出成功）时，系统调用execv失败了。

获得期望的输出并不能证明您的代码正确。该调用表现出未定义的行为，因为其参数与参数类型不匹配，但似乎没有什么实际效果，因为foo()的实现未以任何方式使用该参数。更一般而言，原则上，您的代码完全可以表现出任何行为，因为这就是“未定义”的含义。

我想知道为什么。这与execv的实现有关吗？

从标准的角度来看，两个调用都表现出同样未定义的行为。但是，实际上，我们知道execv确实使用了它的参数，因此，对于该调用产生您期望的行为，比对foo产生调用的行为更令人惊讶您预期的行为。

主要问题是2D arrays are arrays of arrays和arrays are not pointers。因此，您的2D数组myargs对于任何一个函数的参数都根本没有正确的类型。

此外，假设我有一个char **变量-如何将其发送到execv？

您的代码中没有这样的变量，但是如果您有，可以将其强制转换为适当的类型：

char *some_args[] = { "/bin/ls", NULL };
execv((char * const *) some_args);

在实践中，即使标准也要求强制转换，但即使省略了强制转换，大多数编译器也可能会接受它。最好是首先声明一个具有正确类型的变量：

char * const correct_args[] = { "/bin/ls", NULL };
execv(correct_args);

还请注意，尽管数组不是指针，但它们在大多数上下文中都会被转换为指针（我在示例代码中使用过），但它们只是顶层。因此，数组数组会“衰减”到指向数组的指针，而不是指向指针的指针。

为什么`execv`不能使用从char **到char * const *的隐式转换？

2 个答案: