在 C 和 C++ 中的函数指针和对象指针之间转换

Question

我对以下内容有误吗？

C++ 标准说函数指针和对象指针（和返回）之间的转换是条件支持的，实现定义的语义，而所有 C 标准都说这在所有情况下都是非法的，对吧？

void foo() {}

int main(void)
{
    void (*fp)() = foo;
    void* ptr = (void*)fp;
    return 0;
}

ISO/IEC 14882:2011

5.2.10 重新解释转换 [expr.reinterpret.cast]

8 有条件地支持将 function 指针转换为 object 指针类型，反之亦然。 这种转换的含义是实现定义的，除非实现支持双向转换，将一种类型的纯右值转换为另一种类型并返回，可能具有不同的 cvqualification，应产生原始指针值。

我现在在 C 标准中找不到任何关于它的信息......

Answer 1

你是对的，C（99）标准没有说明从指针到函数到指针到对象的转换，因此它是未定义的行为。 ^*

---

_{但请注意，它确实定义了指针到函数类型之间的行为。}

Answer 2

• 在C ++ 03中，这种转换是非法的（不是UB）。 编译器应该发出诊断。 Unix系统上的许多编译器都没有发出诊断信息。 这基本上是标准，POSIX和C ++之间的冲突。
• 在C ++ 11中，这种转换是“有条件支持的”。 如果系统支持此类转换，则无需诊断; 没有什么可以诊断的。
• 在C中，这种转换正式是未定义的行为，因此不需要诊断。 如果系统碰巧做了“正确”的事情，那么这就是实现UB的一种方式。
• 在C99中，这又是UB。 但是，该标准还将此类转换列为该语言的“常见扩展”之一：

  J.5.7函数指针强制转换
  指向对象或void的指针可以转换为指向函数的指针，允许将数据作为函数调用（6.5.4）。
  指向函数的指针可以转换为指向对象的指针或void，允许检查或修改函数（例如，通过调试器）（6.5.4）。

Answer 3

在所有C标准中，没有定义指针到函数和指向对象的指针之间的转换，在C ++ 11之前的C ++中，不允许转换，编译器必须给出错误，但有些编译器接受了转换为C和向后兼容性因为对动态加载的库访问（例如dlsym POSIX函数强制使用它）很有用。 C ++ 11引入了有条件支持的功能的概念，用它来使标准适应现有的实践。 现在，编译器应该拒绝尝试进行此类转换的程序，或者它应该遵守给定的有限约束。

Answer 4

虽然演员的行为不是由标准的“核心”定义的，但在C99基本原理文件（6.3.2.3， 指针 ）中明确将此案例描述为无效：

关于函数的指针没有任何说法，这可能与对象指针和/或整数不相称。

即使使用显式强制转换，将函数指针转换为对象指针或指向void的指针也是无效的，反之亦然。

由于它可能有用，它在标准的附件J中也被称为“公共扩展”（C11标准J.5.7， 函数指针转换 ）：

指向对象或void的指针可以转换为指向函数的指针，允许将数据作为函数调用（6.5.4）。

指向函数的指针可以转换为指向对象的指针或void ，允许检查或修改函数（例如，通过调试器）（6.5.4）。

将其描述为扩展意味着这不是标准要求的一部分（但不需要，任何明确行为的遗漏就足够了）。

Answer 5

POSIX 标准规定：

2.12.3指针类型
所有 function 指针类型应具有与指向 void 的类型指针相同的表示。 将 function 指针转换为 void * 不应改变表示。 可以使用显式转换将由此类转换产生的 void * 值转换回原始 function 指针类型，而不会丢失信息。

注意：ISO C 标准不要求这样做，但符合 POSIX 要求。

这个要求最终意味着任何想要能够支持 POSIX 的 C 或 C++ 编译器都将支持这种类型的转换。