为什么在Visual C++中成员函数指针的行为如此奇怪？

Question

我遇到了一个非常奇怪的问题，我已经将其缩小为以下测试用例：

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

struct Test
{
    std::map<std::string, void (Test::*)()> m;
    Test()
    {
        this->m["test1"] = &Test::test1;
        this->m["test2"] = &Test::test2;
    }
    void test1() { }
    void test2() { }
    void dispatch(std::string s)
    {
        if (this->m.at(s) == &Test::test1)
        { std::cout << "test1 will be called..." << std::endl; }
        else if (this->m.at(s) == &Test::test2)
        { std::cout << "test2 will be called..." << std::endl; }
        (this->*this->m.at(s))();
    }
};

int main()
{
    Test t;
    t.dispatch("test1");
    t.dispatch("test2");
}

输出结果为

当启用优化时，将会调用test1...
将会调用test1...

这是非常奇怪的。发生了什么？

- user541686

---

因为这个问题涉及到C++，测试用例也是用C++编写的，而C++和C是两种不同的语言，有着不同的规则。 - Lightness Races in Orbit

@Mehrdad：好的，那我建议改进一下问题的标题。目前它并没有描述问题，只是说事情很“奇怪”。 - Lightness Races in Orbit

请保持建设性，"@LightnessRacesinOrbit Please stay constructive. "I don't care about anybody who wants to google this issue" and "change it now but IDK what to change it" sounds selfish." 的意思是自私的。请注意不要改变原意，但需要使翻译更通俗易懂。 - user529758

@Mehrdad: 我之所以选择那个短语，不是毫无先例。可以看看《仙女星》(Andromeda)中 Trance 的话，“我不在乎骨头”，这暗示她并没有明确的负面个人和情感联系，而是她的经验和智慧让她不再重视它们，与身边其他人声称这些骨头具有重要价值形成对比。同样，在这里，我的意思只是在我看来，正确标记问题比最大化搜索引擎点击率更重要。否则，我们为了让“每个人”都参与，就把问题标记为“php”、“java”和“mysql”吧！=) - Lightness Races in Orbit

@JamesMcNellis: 完成！ 如果你注意到他们发布了跟进，而我没有在一天左右的时间内注意到，请随时联系我。 - user541686

Answer 1

这是Visual C++中所谓的“Identical COMDAT Folding”（ICF）的副产品，将相同的函数合并为一个实例。您可以通过在链接器命令行中添加以下开关来禁用它：/OPT:NOICF（在Visual Studio界面下，它位于“属性-> 链接器-> 优化-> 启用COMDAT折叠”下）。有关详细信息，请参阅MSDN文章：/OPT (Optimizations)。

该开关是链接器级别的开关，这意味着您无法仅针对特定模块或特定代码区域启用它（例如可用于编译器级别优化的__pragma(optimize())）。

然而，通常来说，依赖于函数指针或字面字符串指针（const char*）来测试唯一性是不好的做法。 字符串折叠被几乎所有C / C ++编译器广泛实现。 目前，函数折叠仅适用于Visual C ++，尽管对template<>元编程的广泛使用已增加了将此功能添加到gcc和clang工具链的请求。

编辑：从binutils 2.19开始，据说包括gold链接器也支持ICF，但我无法在我的本地Ubuntu 12.10上验证。

- jstine

---

一般来说，依赖于函数指针被认为是不良实践。我同意这一点，也不明白为什么有人需要依赖它。在这里可以看到更广泛的讨论（https://dev59.com/pF8d5IYBdhLWcg3wtz8Q）。 - Shafik Yaghmour

Answer 2

事实证明，Visual C++的链接器可以将具有相同定义的函数合并为一个。
根据C++标准是否合法我不清楚；它会影响可观察行为，所以在我看来这似乎是一个bug。然而，其他拥有更多信息的人可能想要发表自己的看法。

- user541686

---

我看不出5.3.1有任何禁止这样做的规定。&应该会给你一个成员函数指针，但它并没有说明必须是唯一的要求。 - Lightness Races in Orbit

@AndreyT：但它们确实是同一个函数，只是有两个名称 :) - Lightness Races in Orbit

@Lightness Races in Orbit：这个笑话太容易预测了，所以并不真正有趣 :) - AnT stands with Russia

@AndreyT: 我不是在开玩笑！ - Lightness Races in Orbit

@Lightness Races in Orbit: 我找不到“connect”问题，但这是我同时在MS论坛上发布的帖子链接：http://social.msdn.microsoft.com/Forums/en/vclanguage/thread/dd91dae2-6f9d-4a46-b1dd-753c2b927119。 - K-ballo

Answer 3

C++11 5.3.1描述了&的作用；在这种情况下，它会给你一个指向相关成员函数的指针，并且该段落没有要求此指针必须是唯一的。

然而，5.10/1关于==如下所述：

两个相同类型的指针仅当它们都为null、都指向同一函数或者都表示相同地址时才相等。

那么问题就变成了... test1和test2是否是“相同的函数”？

尽管优化器已将它们合并为一个定义，但可以说这两个名称标识了两个函数，因此，这似乎是一个实现错误。

（注意，虽然VS团队不关心它，并认为它“足够有效”以获得优化的好处。那么，他们可能意识不到它是无效的。）

我建议使用字符串作为函数指针的“句柄”。

- Lightness Races in Orbit

---

+1，但我建议您使用int作为“句柄”，因为它们比较快。 - Caesar

@Caesar：为什么不用enum class呢？它们既快速又有名称！ - Nawaz

@jstine：也许您可以澄清一下我误解了标准的什么内容。至于VC ++，它并非没有根据-在我链接的线程中，Passant及其同伴明确指出该功能不是错误，尽管它实际上是。我的这些结论确实依赖于我没有犯错的想法；我当然愿意接受我有可能犯错这一事实，但也许您可以为我找出来，而不是只是大喊“你错了”，然后离开？ - Lightness Races in Orbit

@jstine：这是一个棘手的问题。 我最初的解释是，函数在本质上没有“地址”，因此“或者两者表示相同的地址”只能意味着指向相同对象。否则，为什么要使用“指向同一函数”的条款？我坚持这种意图的解释，但我找不到客观证明这就是应该推断出这段话的意思的方法。还在努力中... - Lightness Races in Orbit

@jstine：我已经把它放到https://dev59.com/7mYq5IYBdhLWcg3wzDlI。如果我的想法改变了，我会将结论反馈到这个答案中。 - Lightness Races in Orbit