我最近在C语言中有一些函数指针的经验。

因此,按照回答自己问题的传统,我决定对最基本的问题做一个简短的总结,以供那些需要快速切入主题的人使用。


当前回答

被解雇的指南:如何在x86机器上通过手工编译代码滥用GCC中的函数指针:

这些字符串文字是32位x86机器代码的字节。0xC3是x86 ret指令。

你通常不会用手工编写这些,你会用汇编语言编写,然后使用像nasm这样的汇编程序将其汇编成一个平面二进制,然后将其十六进制转储成一个C字符串文字。

返回EAX寄存器上的当前值int eax=((int(*)())(“\xc3<-返回eax寄存器的值”)();编写交换函数整数a=10,b=20;((void(*)(int*,int*))“\x8b\x44\x04\x8b\x5c\x24\x08\x80\x80\x8b\ux1b\x31\x31\xc3\xcb\x4c\x24\x04\x09\x01\xcb\x4c\x04\x08\x49\xc3<-这将交换a和b的值”)(-a,-b);将for循环计数器写入1000,每次调用一些函数((int(*)())“\x66\x31\xc0\x8b\x5c\x24\x64\x66\x40\x50\xxf\xd3\x58\x66\x3d\xC8\x03\x75\xf4\xc3”)(函数);//调用函数1->1000您甚至可以编写一个计数为100的递归函数const char*lol=“\x8b\x5c\x24\x4\x3\x8\x3\x0\x0\x7e\x2\x31\x80\x83\x48\x64\x7d\x6\x40\x53\xdf\xd3\x5b\xc3\xc3<-递归调用地址lol处的函数。”;i=((int(*)())(lol))(lol);

请注意,编译器将字符串文本放在.rodata部分(或Windows上的.rata),该部分作为文本段的一部分链接(以及函数代码)。

文本段具有Read+Exec权限,因此将字符串文本转换为函数指针是有效的,而无需像动态分配内存那样进行mprotect()或VirtualProtect()系统调用。(或者gcc-z execstack将程序与堆栈+数据段+堆可执行文件链接起来,作为快速破解。)


要反汇编这些,您可以编译它以在字节上添加标签,并使用反汇编程序。

// at global scope
const char swap[] = "\x8b\x44\x24\x04\x8b\x5c\x24\x08\x8b\x00\x8b\x1b\x31\xc3\x31\xd8\x31\xc3\x8b\x4c\x24\x04\x89\x01\x8b\x4c\x24\x08\x89\x19\xc3 <- This swaps the values of a and b";

用gcc-c-m32-foo.c编译,用objdump-D-rwC-Mintel反汇编,我们可以得到程序集,并发现该代码通过破坏EBX(一个调用保留寄存器)而违反了ABI,通常效率很低。

00000000 <swap>:
   0:   8b 44 24 04             mov    eax,DWORD PTR [esp+0x4]   # load int *a arg from the stack
   4:   8b 5c 24 08             mov    ebx,DWORD PTR [esp+0x8]   # ebx = b
   8:   8b 00                   mov    eax,DWORD PTR [eax]       # dereference: eax = *a
   a:   8b 1b                   mov    ebx,DWORD PTR [ebx]
   c:   31 c3                   xor    ebx,eax                # pointless xor-swap
   e:   31 d8                   xor    eax,ebx                # instead of just storing with opposite registers
  10:   31 c3                   xor    ebx,eax
  12:   8b 4c 24 04             mov    ecx,DWORD PTR [esp+0x4]  # reload a from the stack
  16:   89 01                   mov    DWORD PTR [ecx],eax     # store to *a
  18:   8b 4c 24 08             mov    ecx,DWORD PTR [esp+0x8]
  1c:   89 19                   mov    DWORD PTR [ecx],ebx
  1e:   c3                      ret    

  not shown: the later bytes are ASCII text documentation
  they're not executed by the CPU because the ret instruction sends execution back to the caller

在Windows、Linux、OS X等系统上,这段机器代码(可能)可以在32位代码中工作:所有这些OS上的默认调用约定都在堆栈中传递参数,而不是在寄存器中更有效地传递参数。但EBX在所有正常的调用约定中都保留了调用,因此将其用作临时寄存器而不保存/恢复它很容易使调用者崩溃。

其他回答

C中的函数指针

让我们从一个我们将要指向的基本函数开始:

int addInt(int n, int m) {
    return n+m;
}

首先,让我们定义一个指向接收2个int并返回一个int的函数的指针:

int (*functionPtr)(int,int);

现在我们可以安全地指出我们的功能:

functionPtr = &addInt;

现在我们有一个指向函数的指针,让我们使用它:

int sum = (*functionPtr)(2, 3); // sum == 5

将指针传递给另一个函数基本上是相同的:

int add2to3(int (*functionPtr)(int, int)) {
    return (*functionPtr)(2, 3);
}

我们也可以在返回值中使用函数指针(尽量跟上,这会变得很混乱):

// this is a function called functionFactory which receives parameter n
// and returns a pointer to another function which receives two ints
// and it returns another int
int (*functionFactory(int n))(int, int) {
    printf("Got parameter %d", n);
    int (*functionPtr)(int,int) = &addInt;
    return functionPtr;
}

但使用typedef要好得多:

typedef int (*myFuncDef)(int, int);
// note that the typedef name is indeed myFuncDef

myFuncDef functionFactory(int n) {
    printf("Got parameter %d", n);
    myFuncDef functionPtr = &addInt;
    return functionPtr;
}

由于函数指针通常是类型化回调,因此您可能需要查看类型安全回调。这同样适用于非回调函数的入口点等。

C相当善变,同时也很宽容:)

我最喜欢的函数指针用途之一是迭代器-

#include <stdio.h>
#define MAX_COLORS  256

typedef struct {
    char* name;
    int red;
    int green;
    int blue;
} Color;

Color Colors[MAX_COLORS];


void eachColor (void (*fp)(Color *c)) {
    int i;
    for (i=0; i<MAX_COLORS; i++)
        (*fp)(&Colors[i]);
}

void printColor(Color* c) {
    if (c->name)
        printf("%s = %i,%i,%i\n", c->name, c->red, c->green, c->blue);
}

int main() {
    Colors[0].name="red";
    Colors[0].red=255;
    Colors[1].name="blue";
    Colors[1].blue=255;
    Colors[2].name="black";

    eachColor(printColor);
}

“从头开始”功能具有“开始执行的内存地址”。在汇编语言中,它们被称为(调用“函数的内存地址”)。现在回到C。如果函数有内存地址,那么它们可以由C中的指针操作

1.首先需要声明一个指向函数的指针2.传递所需函数的地址

****注意->函数应为相同类型****

这个简单的计划将说明一切。

#include<stdio.h>
void (*print)() ;//Declare a  Function Pointers
void sayhello();//Declare The Function Whose Address is to be passed
                //The Functions should Be of Same Type
int main()
{
 print=sayhello;//Addressof sayhello is assigned to print
 print();//print Does A call To The Function 
 return 0;
}

void sayhello()
{
 printf("\n Hello World");
}

之后,让我们来看看机器是如何理解它们的。32位体系结构的上述程序的机器指令一瞥。

红色标记区域显示地址如何在eax中交换和存储。然后是eax上的调用指令。eax包含函数所需的地址。

一旦有了基本的声明器,函数指针就很容易声明:

id:id:id是指针:*D:D指针指向函数:D(<parameters>):D函数获取<parameter>返回

而D是使用相同规则构建的另一个声明器。最后,在某个地方,它以ID结尾(参见下面的示例),这是声明实体的名称。让我们尝试构建一个函数,该函数获取指向不获取任何内容并返回int的函数的指针,并返回指向获取char并返回int函数的指针

typedef int ReturnFunction(char);
typedef int ParameterFunction(void);
ReturnFunction *f(ParameterFunction *p);

如您所见,使用typedef构建它非常容易。如果没有typedef,上面的声明器规则也不难,而且应用一致。如您所见,我漏掉了指针指向的部分,以及函数返回的内容。这是出现在声明最左边的内容,并不重要:如果已经建立了声明人,则在末尾添加。让我们这样做吧。始终如一地构建它,首先使用[和]显示结构:

function taking 
    [pointer to [function taking [void] returning [int]]] 
returning
    [pointer to [function taking [char] returning [int]]]

如您所见,可以通过一个接一个地附加声明符来完全描述类型。施工有两种方式。一种是自下而上的,从非常正确的事情(树叶)开始,一直到标识符。另一种方式是自上而下的,从标识符开始,一直到叶子。我会双向展示。

自下而上

构造从右边的东西开始:返回的东西,它是取char的函数。为了保持声明人的不同,我将对他们进行编号:

D1(char);

直接插入了char参数,因为它很简单。通过用*D2替换D1来添加指向声明器的指针。注意,我们必须用括号括住*D2。通过查找*-运算符和函数调用运算符()的优先级可以知道这一点。如果没有括号,编译器会将其读为*(D2(char p))。当然,这不会再简单地用*D2取代D1。声明符周围始终允许使用括号。实际上,如果你添加了太多,你不会出错。

(*D2)(char);

返回类型已完成!现在,让我们用返回<parameters>的函数声明器函数来替换D2,这就是我们现在的D3(<parameter>)。

(*D3(<parameters>))(char)

注意,不需要括号,因为我们希望D3这次是函数声明器,而不是指针声明器。很好,唯一剩下的就是它的参数。该参数的处理方式与我们处理返回类型的处理方式完全相同,只是将char替换为void。所以我会复制它:

(*D3(   (*ID1)(void)))(char)

我已经用ID1替换了D2,因为我们已经完成了该参数(它已经是一个指向函数的指针,不需要另一个声明器)。ID1将是参数的名称。现在,我在上面的结尾告诉我们,一个添加了所有声明者修改的类型,即出现在每个声明的最左边的类型。对于函数,这将成为返回类型。对于指向类型等的指针……写下类型时很有趣,它将以相反的顺序出现在最右边:)无论如何,替换它会产生完整的声明。当然,这两次都是int。

int (*ID0(int (*ID1)(void)))(char)

在该示例中,我调用了函数ID0的标识符。

自上而下

这从类型描述中最左边的标识符开始,当我们从右边走过时,将该声明符包装起来。从函数获取<parameters>开始返回

ID0(<parameters>)

描述中的下一件事(在“返回”之后)是指针指向。让我们合并它:

*ID0(<parameters>)

然后,下一件事是functon获取<parameters>返回。该参数是一个简单的字符,因此我们再次将其放入,因为它非常简单。

(*ID0(<parameters>))(char)

注意我们添加的括号,因为我们再次希望先绑定*,然后绑定(char)。否则它将读取获取<parameters>返回函数的函数。。。。不,甚至不允许返回函数的函数。

现在我们只需要放置<parameters>。我将展示一个简短的嘲笑版本,因为我认为你现在已经知道该怎么做了。

pointer to: *ID1
... function taking void returning: (*ID1)(void)

就像我们使用自底向上方法一样,只需将int放在声明符之前,我们就完成了

int (*ID0(int (*ID1)(void)))(char)

好东西

自下而上还是自上而下更好?我习惯于自下而上,但有些人可能更喜欢自上而下。我认为这是品味问题。顺便说一句,如果您在该声明中应用所有运算符,您将得到一个int:

int v = (*ID0(some_function_pointer))(some_char);

这是C中声明的一个很好的属性:声明断言,如果在使用标识符的表达式中使用这些运算符,那么它将在最左边生成类型。阵列也是如此。

希望你喜欢这个小教程!现在,当人们对函数奇怪的声明语法感到疑惑时,我们可以联系到这一点。我尽量少放C内部构件。随意编辑/修复其中的内容。