C（C99）中嵌套函數調用的限制

Question

根據C99，函數的嵌套調用是否有限制？

例：

result = fn1( fn2( fn3( ... fnN(parN1, parN2) ... ), par2), par1);

注意：此代碼絕對不好，因為它很難管理； 但是，此代碼是從模型自動生成的，因此不存在可管理性問題。

Answer 1

沒有直接的限制，但是僅要求編譯器允許各種類別的一些最低限制：

根據C11標准 ：

5.2.4.1轉換限制1實現應能夠轉換和執行至少一個程序，該程序包含下列每個限制的至少一個實例： ^18）

...

• 完整表達式中帶括號的表達式的63個嵌套級別

...

• 邏輯源代碼行中的4095個字符

^18）實施過程中應盡可能避免施加固定的翻譯限制

Answer 2

不，沒有限制。

例如，這是一個C代碼片段：

int func1(int a){return a;}
int func2(int a){return a;}
int func3(int a){return a;}

void main()
{
func1(func2(func3(16)));
}

相應的匯編代碼為：

0000000000000024 <main>:
  24:   55                      push   %rbp
  25:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  28:   bf 10 00 00 00          mov    $0x10,%edi
  2d:   e8 00 00 00 00          callq  32 <main+0xe>
  32:   89 c7                   mov    %eax,%edi
  34:   e8 00 00 00 00          callq  39 <main+0x15>
  39:   89 c7                   mov    %eax,%edi
  3b:   e8 00 00 00 00          callq  40 <main+0x1c>
  40:   90                      nop
  41:   5d                      pop    %rbp
  42:   c3                      retq   

%edi寄存器存儲每個函數的結果，而%eax寄存器存儲參數。 如您所見，有三個callq指令對應於三個函數調用。 換句話說，這些嵌套函數被一一調用。 無需擔心堆棧。

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如注釋中所述，當代碼嵌套太深時，編譯器可能會崩潰。 我編寫了一個簡單的Python腳本進行測試。

nest = 64000

funcs=""
call=""

for i in range(1, nest+1):
    funcs += "int func%d(int a){return a;}\n" %i
    call += "func%d(" %i

call += str(1) # parameter
call += ")" * nest + ";" # right parenthesis

content = '''
%s
void main()
{
%s
}
''' %(funcs, call)

with open("test.c", "w") as fd:
    fd.write(content)

nest = 64000是可以的，但640000會導致gcc-5.real: internal compiler error: Segmentation fault (program cc1) 。

Answer 3

不會。由於這些功能是一個接一個地執行的，因此沒有問題。

int res;
res = fnN(parN1, parN2);
....
res = fn2(res, par2);
res = fn1(res, par1);

執行是線性的，先前的結果將用於下一個函數調用。

編輯：如注釋中所述，解析器和/或編譯器可能無法處理此類丑陋的代碼。

Answer 4

如果這不是一個純粹的理論問題，答案可能是“嘗試重寫您的代碼，因此您無需這樣做，因為對於大多數理智的用例而言，限制已綽綽有余”。 如果這純粹是理論上的，或者您確實確實需要擔心此限制並且不能僅僅重寫，請繼續閱讀。

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C11標准的第5.2.4節（ 最新草案，可免費獲得，幾乎相同 ）規定了支持哪些實現所需的各種限制。 如果我沒看錯的話，您最多可以嵌套63個級別。

但是， 允許實現支持更多， 實際上，它們可能支持。 我很難找到適用於GCC的文檔（我發現的最接近的是預處理器中的表達式），但是我希望它在編譯時除了系統資源外沒有硬限制。