計算在C語言中使用哪個函數（或某種代碼）

Question

我有一個不尋常的問題。 假設我有N個函數：

void function1(){ //some code here }
void function2(){ //some code here }
...
void functionN(){ //some code here }

沒有IF語句，有什么方法可以動態計算或找出要使用的函數？ 並根據函數名稱的名稱來調用它？ 讓我向您展示偽代碼，它可以更好地描述情況：

 for(int I=1;I<=N;I++){
    functionI();
 }

我的意思是，是否有可能計算（例如，在char數組中，但也可以通過任何其他方式）某種類型的代碼，我將在稍后插入並使用。 但不是字符串，而是直接像代碼。 讓我在另一個示例上進行演示：

int num=3;
char functionInString[]="printf(num);
//Some code, that would for example change letters in 
functionInString, for example to different fuction 
consisting of letters

//And here, do whatever is written in functionToString

對不起，如果我不清楚。 誰能告訴我，是否可以用C或任何其他語言編寫？如何稱呼這個概念？

Answer 1

您可能需要了解什么是closures和callbacks 。 函數指針很有用，但僅靠函數指針可能還不夠（請閱讀更多內容，以了解函數指針如何對實現閉包有用）。

您應該了解有關C的更多信息，因此請閱讀有關C編程的好書。 我建議下載C11標准n1570並瀏覽一下。 一個非常重要的概念是不確定的行為 ，您應該對此感到恐懼 。

是否可以某種方式計算（例如，在char數組中，但也可以通過其他任何方式）某種類型的代碼，我將在稍后插入並使用。 但不是字符串，而是直接像代碼。

在純標准C代碼中這是不可能的（因為構成程序的轉換單元的集合是固定的），並且原則上任何有效的函數指針值都應指向某個現有函數（因此嚴格來說，調用任何其他函數指針值將是未定義的）行為）。 然而，一些實現是能夠構建 （在一些實施的具體方式），不知何故“有效”的新函數指針（但那是C11的標准之外 ）。 在代碼位於ROM的純哈佛架構上 ，這甚至是不可能的。

生成並動態加載插件

但是，如果您在現代操作系統 （我建議使用Linux）下運行，則可以使用動態加載和插件功能。 我特別關注Linux（對於Windows，細節有很大不同，而細節是罪惡；請閱讀Levine的書Linkers and Loaders ）。 閱讀操作系統：三篇簡單的文章，以了解有關OS的更多信息。

因此，您可以做的（在Linux上）是在運行時在某些臨時文件（例如/tmp/generated.c ）中生成一些C代碼； 您需要定義關於該文件的約定（例如，它定義了具有一些其他所需屬性的void pluginfun(int)函數）； 然后派生一個編譯命令將其編譯為一個共享庫 （請參閱如何使用Drepper 編寫共享庫 ）。 因此，您的程序可能會運行（例如使用system（3）或較低級別的系統調用，例如fork（2） ， execve（2） ， waitpid（2）等...），例如gcc -Wall -O -fPIC /tmp/generated.c -shared -o /tmp/generatedplugin.so ; 稍后，您的主程序將使用dlopen（3）加載該插件：

void* dlh = dlopen("/tmp/generatedplugin.so", RTLD_NOW);
if (!dlh) { 
  fprintf(stderr, "dlopen /tmp/generatedplugin.so failed: %s\n",
          dlerror());
  exit(EXIT_FAILURE);
}

由於您關心函數指針，因此，如果將其簽名聲明為一種類型，則代碼將更具可讀性：

typedef void pluginfun_type(int);

然后可以輕松地聲明指向該簽名的函數的函數指針：

pluginfun_type* fptr = NULL; 

並且您的程序可以使用dlsym（3）獲得插件中的pluginfun函數地址：

fptr = (pluginfun_type*) dlsym(dlh, "pluginfun");
if (!fptr) {
   fprintf(stderr, "dlsym of pluginfun failed: %s\n", dlerror());
   exit(EXIT_FAILURE);
}

最后使用(*fptr)(3)調用該函數。

您應該使用gcc -O -Wall foo.o bar.o -rdynamic -ldl -o foobarprog來鏈接您的主程序。 您可能最后調用了dlclose（3），但如果插件中的某個函數仍處於活動狀態，則不應這樣做。

這種生成插件的方法在Linux上非常有效。 我的manydl.c是一個玩具程序，生成“隨機” C代碼，將該生成的C代碼的編譯分叉到生成的插件中，然后加載該插件（並且可以重復多次）。 它表明，在實踐中，Linux程序可以生成並加載數十萬個（如果您足夠耐心的話，甚至可能是數百萬個）插件。 代碼段泄漏在實踐中是可以接受的（可以通過謹慎使用dlclose避免）

和計算機今天非常快。 您可能會在每個REPL交互中生成一個小插件（少於一千行C），然后對其進行編譯和加載（對於這樣的小插件，通常只需不到0.1秒的時間），並且實際上與人類兼容交互（我在過時的GCC MELT項目中進行了此操作；我將在bismon-chariot-doc.pdf報告草案中描述的bismon項目中進行了此操作 ）。

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使用JIT編譯庫

為了在運行時動態生成代碼，您還可以使用一些JIT編譯庫。 有許多人，包括libgccjit ， LLVM （在C ++）， asmjit ， libjit ，GNU 閃電 ， tinycc其libtcc 。 它們中的一些能夠快速發出機器代碼，但是該代碼的性能可能不是很好。 其他人則在進行優化，例如使用良好的C編譯器（特別是在內部使用GCC的 libgccjit ）。 當然，這些優化需要一些時間，因此機器代碼的發出速度很慢，但是其性能卻與優化的C代碼一樣好。

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嵌入口譯員

在許多情況下，腳本語言提供了某種評估 。 幾種口譯器的設計使其可以很容易地嵌入到您的應用程序中（注意和警告），特別是Lua或Guile （和Nim ）。 更多的解釋器（Ocaml，Python，Perl，Parrot，Ruby等）也可以以某種方式嵌入到您的應用程序中（您可能需要了解垃圾收集術語）。 當然，所有都需要一些編碼約定。 實際上，解釋器比編譯的代碼慢。

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術語

誰能告訴我，是否可以用C或任何其他語言編寫？如何稱呼這個概念？

您可能需要閱讀有關元編程 ， 評估 ， 多階段編程 ， 同音學 ， 反射 ， 延續 ， 類型自省 ， 堆棧跟蹤的更多信息 （請考慮Ian Taylor的libbacktrace ）。

您可能對類似Lisp的語言感興趣。 首先閱讀SICP ，然后閱讀Queinnec的《 Lisp In Small Pieces》和Scott的《 Programming Language Pragmatics》 。 注意， SBCL （Common Lisp實現）在每次REPL交互時都生成機器代碼。

由於您提到了對人工智能的興趣，因此您可以瀏覽J.Pitrat的博客 。 他的CAIA系統被引導，因此生成了其C代碼的全部（近500KLOC）。

Answer 2

嘗試使用函數指針數組；

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

void myfunc1(){printf("1\n");};
void myfunc2(){printf("2\n");};
void myfunc3(){printf("3\n");};
void myfunc4(){printf("4\n");};
void myfunc5(){printf("5\n");};

void (*myfuncs[5])() = {myfunc1, myfunc2, myfunc3, myfunc4, myfunc5};

int main(int argc, char *argv[])
{
    for(int i=0;i<5;i++) {
            (myfuncs[i])();
    }
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

Answer 3

使用函數指針數組。 首先定義格式：

typedef void func_t (void);

然后創建一個函數指針數組：

func_t* func[n] = {function1, function2, function3};

例：

#include <stdio.h>

void function1 (void) { puts(__func__); }
void function2 (void) { puts(__func__); }
void function3 (void) { puts(__func__); }

typedef void func_t (void);

#define n 3

int main()
{
  func_t* func[n] = {function1, function2, function3};
  for(size_t i=0; i<n; i++)
  {
    func[i]();
  }
}