如何在运行时生成函数？

Question

我正在尝试使用C++编写中断服务程序，以下是一些代码片段：

void handlerProxy(int intrNo) {}

typedef void(*IntrHandler)();

IntrHandler IDT[256];

我希望能像这样在运行时或编译时初始化IDT:

for (size_t i = 0; i < 256; ++i) {
    // It doesn't compile
    IDT[i] = std::bind(handlerProxy, i);
    // or
    IDT[i] = [i] () {handlerProxy(i);};
}

问题是

• 带有捕获的lambda函数无法转换为函数指针
• 我的代码将使用-fno-rtti编译，因此std::function::target不可用

是否有可能我能够完成这个任务？ 我不想手动编写IDT[0]= ... IDT[1]=...或使用其他程序来生成它。允许使用宏和内联汇编。可以更改IDT的类型，但是IDT的元素应该是函数地址，这意味着类似于jmp IDT[0]的内容应该是有效的。

- Shangtong Zhang

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将IDT[]的类型定义为一个带有函数调用运算符重载（函数对象）的结构体是否可行？ - Galik

在这种情况下，jmp IDT[0] 将不起作用。BIOS 只需 push 寄存器和标志，然后 jmp 到地址来调用这些函数。 - Shangtong Zhang

Answer 1

您可以将 `intrNo` 设为模板参数，方法如下：

template <int intrNo>
void handlerProxy() {}

typedef void(*IntrHandler)();

并使用打包扩展初始化数组：

template <typename IS>
struct helper;

template <size_t ... Is>
struct helper<std::index_sequence<Is...>> {
  static constexpr std::array<IntrHandler, sizeof...(Is)> make_handlers() {
    return {{ &handler_proxy<Is> ... }};
  }
};

constexpr std::array<IntrHandler, 256> IntrHandlers = helper<std::make_index_sequence<256>>::make_handlers();

IntrHandler * IDT = IntrHandlers.data();

（顾客自负，代码未经测试）

- Chris Beck

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它可以工作，尽管"IntrHandlers.data()"不能直接赋值给"IntrHandler *"，只需要进行一些小修改即可。 - Shangtong Zhang

Answer 2

Chris的回答更加简洁，但是这也可以用元组来实现，将handlerProxy定义为一个带有静态成员的模板函数对象：

template <int i>
    struct handlerProxy{
    static int func(){return i * i;}
};

然后创建指向函数的元组的功能：

template <size_t... I>
decltype(auto) functions(std::index_sequence<I...>) {
         return return std::make_tuple(&handlerProxy<I>::func...);
}
template <size_t size>
decltype(auto) generate_functions() {                                                      
   using Indices = std::make_index_sequence<size>;
   return functions(Indices{});
}

使用：

int main()
{
    //generate tuple of functions
    auto IDT = generate_functions<256>();
    //call 2th function
    std::cout << std::get<2>(IDT)();
}

注意：在使用gcc编译时，应将-ftemplate-depth选项设置为较大的数字，例如50000。

- rahnema1

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我认为这不可能实现。请注意，在我的问题中，我需要像 jmp IDT[0] 这样的东西是有效的。IDT 中的每个元素都必须是一个 32 位地址。虽然 std::get<2>(IDT)() 可以工作，但是它是 BIOS 调用这些函数。BIOS 不知道 operator ()，只会跳转到地址而不传递任何参数。 - Shangtong Zhang

也许我可以使用地址&handlerProxy<0>::operator()，&handlerProxy<1>::operator()等来填充IDT数组，但我不确定在汇编中简单的jmp到这个地址是否总是能正确调用函数。 - Shangtong Zhang

我的意思是成员函数总是有一个隐藏参数“this”，但BIOS不会传递这个参数，所以我不确定它是否会产生一些副作用。 - Shangtong Zhang

@Slardar 张，我已经编辑了代码。请使用静态成员函数而不是 operator()。 - rahnema1