手动定义strlen时出现奇怪的行为

Question

我不小心写了下面这个有趣的片段：

#include <iostream>
#include <cstring>

size_t strlen(const char* str) {
    std::cout << "hello";
    return 0;
}

int main() {
    return std::strlen("sdf");
}

出乎意料的是，在 GCC 5.1 中输出结果为 "hello"，这意味着我的 strlen 被调用了。更有趣的是，如果我移除 return，即使用 std::strlen("sdf"); 替换 main 函数，就没有任何输出！

我还尝试了 Clang，它会调用真正计算字符串长度的函数 std::strlen（且没有任何输出）。这正是我所期望见到的。

这是如何解释的？定义自己的 strlen 函数是否被视为未定义行为？

- Paul

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请参阅 [reserved.names] 和 [depr.c.headers]。 （翻译：See [reserved.names] and [depr.c.headers].） - Kerrek SB

在我的电脑上，您的示例导致段错误（Linux，gcc版本6.2.1 20160830）。我没有预料到这个结果。我期望代码打印“hello”，然后以0的状态码退出操作系统。 - DusteD

你的示例代码我也会遇到 segfault（gcc 5.4）。我建议不要在全局命名空间中提供 strlen 函数，因为这样会覆盖 libc 版本（采用 "C" 链接方式），如果你首先包含 <cstring>，则该问题变得非常罕见和“危险”。这自然会覆盖 std::strlen，可能会在库的其他地方使用。例如，std::cout 看起来会生成对 strlen 的调用。 - davmac

你的代码中有错误。 - Raindrop7

Answer 1

这里没有什么有趣的东西，只是一个函数重载和一些未定义的行为。您用自己的版本重载了库函数strlen()。由于在GCC实现中std::strlen仅是命名空间std内的库函数调用，所以您得到了您所看到的结果。

下面是cstring的相关摘录：

namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
{
 _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION

  using ::strlen;
  ...

当您删除返回语句时，GCC会优化掉整个调用，因为它知道strlen是一个没有副作用的函数，并且它实际上是一个保留名称，不应该被重载。我假设编译器可能会在这里给您一个警告，但遗憾的是，它没有，因为它不是必需的。

- SergeyA

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你能解释一下如果去掉 return 语句的行为吗？函数调用会被优化掉吗（我猜测 gcc 可以做到这一点，因为它是一个标准库函数）？ - Kevin

@Kevin，是的，但我会在答案中详细解释。 - SergeyA

这不是函数重载。std::strlen有参数(char const *)；不能使用相同的参数列表重载函数。 - M.M

@M.M，这是一个公正的观点。但它的行为就好像它被过载了一样，你同意吗？ - SergeyA

Answer 2

根据C ++ 14 [extern.names] / 3， :: strlen 被保留：

Standard C库中声明为外部链接的每个名称都被保留供实现使用，作为带有“ extern“C”链接”的名称，在命名空间std和全局命名空间中均如此。

如果在保留名称[reserved.names] / 2上下文中声明或定义名称，则使用它的效果是未定义行为，除非明确允许本条款。

因此，您的程序具有未定义的行为。

- M.M

Answer 3

您在默认的std命名空间中定义了strlen，从而覆盖了标准的strlen。

有时调用您的strlen，有时调用标准的strlen，这可能与许多strlen实现是宏而不是函数有关。甚至可能是用汇编语言实现的。

如果它是一个宏，那么将运行标准的strlen。 此外，如果您删除return，则优化器可以删除函数调用。您可以使用-O0进行比较。

- Juan