C++如何将'main'声明为一个函数的引用？

Question

如果将main定义为函数的引用，会有什么影响呢？

#include<iostream>
#include<cstring>

using namespace std;

int main1()
{
    cout << "Hello World from main1 function!" << endl;
    return 0;
}

int (&main)() = main1;

会发生什么？我在一个在线编译器中测试时出现了“分段错误”的错误：

这里

在VC++ 2013下它将创建一个在运行时崩溃的程序！

一段调用函数指针数据作为代码的代码将被编译，这将在启动时立即崩溃。

我还想引用ISO C++标准上的相关内容。

如果想要根据某个宏定义来定义两个入口点中的任何一个，那么这个概念将是有用的，例如：

int main1();

int main2();

#ifdef _0_ENTRY
int (&main)() = main1;
#else
int (&main)() = main2;
#endif

- AnArrayOfFunctions

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我认为你期望ISO标准评论这种疯狂行为有点过分。 - David Hoelzer

有趣的是，标准实际上并不禁止在独立实现中构建的代码定义一个名为“main”的全局符号，尽管它在该命名空间中对该符号施加了其他限制。 - Lightness Races in Orbit

@ChristianHackl 标准已经超过1300页了。如果它必须详细说明程序员想要做的每一件疯狂的事情，那么没有人会去阅读它。 - user3920237

@remyabel：事实上，正如问题的答案所显示的那样，标准确实定义了是否允许OP的代码。它必须这样做；根据定义，标准涵盖了每一个可以想象的代码片段，并告诉您它是否有效。换句话说，没有任何一段代码，无论多么疯狂，标准都会说“我不在乎这是否是未定义行为”。 - Christian Hackl

@remyabel：在[basic.start.main]/3中写道：“函数main不应在程序内使用。”这包括将其用于初始化引用。（并不是说这与问题有任何关系，问题是关于允许main成为什么类型的实体。） - Mike Seymour

Answer 1

这不是符合C++标准的程序。 在C++中，必须有一个名为main的全局函数（参见章节3.6.1）。

您的程序包含了一个名为main但不是函数的全局变量，这会引入与所需的main函数名称冲突。

其中一个原因是它允许托管环境在程序启动期间调用main函数。这与源字符串main(args)不等价，后者可能是函数调用、函数指针取值、在函数对象上使用operator()或构造类型main的实例。所以，main必须是函数。

另外需要注意的一点是，C++标准从未说明main的实际类型，并且禁止您观察它。因此，实现可以（而且确实！）重写签名，例如添加您省略的任何int argc, char** argv, char** envp中的参数。显然，在您的main1和main2中，它无法知道要这样做。

- Ben Voigt

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你的报价不完整。紧接着它声明：“在自由环境中，程序是否需要定义一个main函数是实现定义的。”而且没有规定这样的程序不能在全局命名空间中定义另一种名为“main”的实体（p3：“定义main为已删除或声明main为内联、静态或constexpr的程序是非法的。名称main不受保留。[例如：成员函数、类和枚举可以被称为main，其他命名空间中的实体也可以。——结束示例]”）。 - Lightness Races in Orbit

话虽如此，我认为我们可以假设 OP 没有使用这样的实现。:) 但也许所有这些都会改善这个答案？ - Lightness Races in Orbit

@LightnessRacesinOrbit：有趣的是，他们选择将这个规则写成一个通用陈述后面跟着一个矛盾，甚至没有一个"除非"。他们肯定可以说："托管环境中的程序应包含一个名为main的全局函数"或者"一个程序应包含一个名为main的全局函数，除非在独立环境下它是实现定义的..." - Ben Voigt

我同意。这个措辞一直让我感到不舒服（并且似乎会在随后被误解时引起一些互联网争论！）。 - Lightness Races in Orbit

Answer 2

这将在宏定义的情况下有用，以定义其中任意一个入口点。

不是很准确。你应该这样做：

int main1();
int main2();

#ifdef _0_ENTRY
   int main() { return main1(); }
#else
   int main() { return main2(); }
#endif

- Lightness Races in Orbit

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是的，但是对我来说，仅分配一个函数引用似乎更直观。否则，我们正在定义另一个不完全符合我的要求的函数。 - AnArrayOfFunctions

这是一个不错且不显眼的解决方案。 - Christian Hackl

@FISOCPP：我真的不明白为什么不行。此外，你没有选择的余地。 :) - Lightness Races in Orbit

我从未说过这是不好的。我只是觉得我的版本更直观。 - AnArrayOfFunctions

@FISOCPP：我不认为你的版本很直观，但我想每个人都有自己的看法。 - Lightness Races in Orbit

@Mike：谢谢，糟糕；）顺便说一下，请查看答案差异中的高亮显示；SO做得很好。 - Lightness Races in Orbit

Answer 3

由于CWG问题1886的解决，这很快将变得明显不正确，该问题目前处于“暂时准备就绪”状态，其中其他一些东西被添加到[basic.start.main]中，包括以下内容：

在全局范围内声明一个名为main的变量或者声明具有C语言链接的名称main（在任何命名空间中）是不正确的。

- T.C.

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也许他们应该将对'main'函数的引用作为规则例外允许。 - AnArrayOfFunctions

这个实现过程将会变得非常复杂，因为 main 函数必须是一个简单的函数，可以被 C++ 运行时调用。引入像你所提议的那样的复杂性是不值得的。 - Lightness Races in Orbit

Answer 4

实际发生的情况高度依赖于实现。在您的情况下，编译器显然将该引用实现为“伪装的指针”。除此之外，指针具有外部链接。也就是说，您的程序导出了一个名为main的外部符号，实际上与数据段中占用的指针的内存位置相关联。链接器在不太深入地查看它的情况下，将该内存位置记录为程序的入口点。稍后，尝试将该位置用作入口点会导致分段错误。首先，在那个位置没有有意义的代码。其次，仅仅尝试将控制权传递到数据段内部的位置可能会触发平台的“数据执行保护”机制。通过这样做，您显然希望引用将被优化掉，即main将变成main1的另一个名称。在您的情况下，引用作为独立的外部对象幸存了下来。

- AnT stands with Russia

Answer 5

看起来你已经回答了关于发生了什么的问题。

至于为什么，在你的代码中，main 是一个函数的引用/指针。这与函数不同。如果代码调用指针而不是函数，我会期望发生段错误。

- Jonathan Wood