重新定义标准库中的函数

Question

重新定义标准库中的函数

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背景：最近在交流中，有人问“gcc/clang是否在编译时执行strlen("static string")？”经过一些测试，答案似乎是肯定的，无论优化级别如何。我有点惊讶地发现，甚至在-O0级别下也会执行此操作，因此我进行了一些测试，最终得出以下代码：

#include <stdio.h>

unsigned long strlen(const char* s) {
  return 10;
}

unsigned long f() {
  return strlen("abcd");
}

unsigned long g(const char* s) {
  return strlen(s);
}

int main() {
  printf("%ld %ld\n",f(),g("abcd"));
  return 0;
}

令我惊讶的是，它打印出4 10而不是10 10。我尝试使用gcc和clang编译，并使用各种标志（-pedantic，-O0，-O3，-std=c89，-std=c11，...），测试结果一致。

由于我没有包含string.h，我期望使用我的strlen定义。但是汇编代码确实显示，strlen("abcd")基本上被替换为return 4（这就是我运行程序时观察到的）。

此外，编译器在-Wall -Wextra下没有警告（更准确地说，与此问题无关的警告：它们仍然警告在我的strlen定义中参数s未使用）。

有两个（相关的）问题（我认为它们足够相关，可以在同一个问题中提问）：
- 在未包含声明它的头文件的情况下，是否允许重新定义C中的标准函数？
- 这个程序的行为是否符合预期？如果是，会发生什么？

- Dada

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如果您使用 gcc -Wall -Wstrict-prototypes -Werror 编译上述代码，它会报错，如“函数声明不是原型”。因此，我认为这明确了您提到的问题：“在未包含声明标准函数的头文件的情况下，是否允许重新定义C中的标准函数？” - Achal

@achal 噢，我不知道 -Wstrict-prototypes，谢谢，我学到了些东西。但是，如果我在 f 和 main 的参数中使用 void 来消除这些警告，程序的行为没有改变（它仍然打印出 4 10），所以我不确定我是否理解你评论的最后一部分。 - Dada

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我猜 strlen("abcd") 显然是编译器已经替换为值 4 的常量，因为它识别了 strlen()。然而，g("abcd") 不显然是常量，所以编译器会发出调用你的 strlen() 函数的代码（但尝试将 g() 和 strlen() 声明为 static inline）。 - Yann Droneaud

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重新使用标准库函数名称进行恶意用途可能会导致未定义的行为。 - Lundin

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Eric Postpischil · Accepted Answer

根据C语言标准草案N1570的7.1.3 1和2，以下所有带有外部链接的标识符...始终保留用作具有外部链接的标识符。

如果程序在保留上下文中声明或定义标识符（除非允许7.1.4中的操作），或将保留标识符定义为宏名称，则其行为是未定义的。

“下列子句”指定了标准C库，包括strlen。您的程序定义了strlen，因此其行为是未定义的。

您观察到的情况是:

编译器知道strlen应该如何运行，无论您的定义如何，因此，在优化f中的strlen("abcd")时，它在编译时计算strlen，结果为四个字符。
在g("abcd")中，由于定义了g，编译器无法识别这相当于strlen("abcd")，因此不会在编译时对其进行优化。相反，它将其编译成对g的调用，并将g编译成调用strlen，还编译了您对strlen的定义，结果导致g("abcd")调用g，它又调用您的strlen，返回十个字符。

C标准允许编译器完全丢弃您对strlen的定义，这样g将返回四个。然而，一个好的编译器应该警告说您的程序定义了一个保留标识符。