为什么我可以在另一个函数中定义一个函数？

Question

在下面的代码中，我在另一个函数中定义了一个函数：

void test1(void)
{
 void test2(void)
 {
   printf("test2\n");
 }
 printf("test1\n");
}

int main(void)
{
 test1();
 return 0;
}

这个用法很奇怪，它是c89/c99的用法还是gcc的扩展（我在ubuntu 12上使用gcc 4.6.3编译）。我运行了这段代码，它输出了“test2”和“test1”。只能在test1中调用test2。

此外，这个用法通常用于什么场景或者说被用来做什么？

- Ezio

---

它限制了 test2() 的作用范围，你无法在 test1() 之外调用它。 - bikram990

Answer 1

是的，这是GCC扩展。

这不是C语言，不具备可移植性，因此除非您知道GCC将:

• 是构建代码所使用的唯一编译器
• 将在未来版本中继续支持此功能
• 不关心最少惊奇原则。

- unwind

---

当然，如果您使用C++11，基本上可以使用lambda定义嵌套函数。 - chris

@bjskishore123，auto test2 = []{printf("test2\n");}; 不会执行它，但仍然像函数定义一样起作用。 - chris

如果@unwind是gcc的扩展，那么它的使用目的是什么？ - Ezio

@bjskishore123 我试过了，如果我在test1中不调用test2而只是定义它，test2将不会运行，当我对目标文件进行objdump时，发现如果不调用test2，test2的代码将被省略。 - Ezio

@CTMacUser：甚至不需要变量：[]{ return printf("test3\n"); }();。但这已经非常接近 Perl 了。 - MSalters

Answer 2

作为现有的代码，它不符合C++标准。但您可以在函数内定义一个类，并在该类中定义函数。即使如此，在C++11之前，这仍然仅限于词法嵌套。您定义的类不会"捕获"任何外部函数环境的上下文（除非您显式实现捕获）。而在真正的嵌套函数中，嵌套函数可以访问外部函数的局部变量。在C++11中，您可以定义具有自动捕获的lambda函数。

C和C++从未采用嵌套函数的原因是为了使捕获生效，需要额外的信息，从而使函数指针变得更加复杂。结果要么无法取嵌套函数的地址（缺乏正交性），要么指向嵌套函数的指针与普通函数指针不兼容（这最终需要太多外部详细信息才能传递出去），要么所有函数指针都有额外的信息（并且大多数情况下您付出代价，却用不到这些信息）。

- James Kanze

---

@Marcus - "capture" 是意图，"closure" 是其中一种实现方式。只有编译器需要关心闭包，它可能会选择不同的实现方式（尽管闭包通常是很好的选择）。 - user180247

或许值得一提的是 - 嵌套函数（捕获上下文）最初是在函数式编程语言中引入的（从λ演算中引入），所有（或至少大多数）函数式编程语言都有它们。 在命令式范例中，Pascal家族一直拥有嵌套过程，并且一些较新的C家族也有它们 - 我很确定C#，Java，JavaScript，D，ActionScript等等。 - user180247

@Marcus 在Steve314的回答基础上，我使用了“capture”这个词，因为它是C++标准中使用的词语。而且在C++中，它的定义与我所知道的闭包有些不同。特别地，在C++中，捕获可以通过复制或引用来实现，它只影响特定的变量，并且它绝不会影响这些变量的生命周期。 - James Kanze

@Steve314，C#没有宏定义，但我使用lambda表达式来替代这个功能——基本上是用于测试静态列表中的项目（即无运行时迭代）的语言缺失的#define宏。 - Blindy

@Steve314 C#或Java如何拥有嵌套函数？在这两种语言中，所有的函数都必须是类的成员。 - James Kanze

Answer 3

嵌套函数解释。 点击此处可查看更多关于嵌套函数的信息。

- Mike B

Answer 4

嵌套函数只允许在C语言中使用，但很少使用，因为它们仅在该函数范围内可见。然而，如果你想绕过嵌套函数，可以尝试像这样做：

#include<stdio.h>
typedef void (*fptr)(void);
fptr test1(void) {
    void test2(void) {
        printf("test2\n");
    }
printf("test1\n");
return test2;
}
int main(void) {
    void (*f)(void);
    f = test1();
    f();
    return 0;
 }

- Daemon