在C语言中，函数指针是一种非常强大的工具，它可以让我们将函数作为参数传递给其他函数，或者存储在数据结构中以便稍后调用。本文将深入解析提供的代码示例，探讨函数指针的工作原理以及在GDB调试时观察到的现象。
来看第一个示例：
```c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void tell_me(int f(const char *, const char *));
int main(void);
void tell_me(int f(const char *, const char *));
int main(void) {
tell_me(strcmp);
tell_me(main);
return 0;
}
void tell_me(int f(const char *, const char *)) {
if (f == strcmp)
printf("Address of strcmp(): %p\n", f);
else
printf("Function address: %p\n", f);
}
```
在这个例子中，`tell_me` 函数接受一个函数指针 `f`，该指针期望接收两个 `const char *` 类型的参数并返回一个 `int`。在 `main` 函数中，我们传入了 `strcmp` 和 `main` 作为参数。`tell_me` 内部的条件语句 `if (f == strcmp)` 检查 `f` 是否等于 `strcmp` 的地址。
然而，在GDB中，当我们在 `if (f == strcmp)` 处设置断点并打印 `f` 和 `strcmp` 的值时，我们发现它们的地址不同。这是因为 `strcmp` 是一个全局函数，它的地址在程序加载时确定，并且在内存中的位置可能与代码段的其他部分不同。`f` 是在运行时赋值的，因此它指向 `strcmp` 或 `main` 的地址。
在GDB的输出中，我们看到 `f` 和 `*f` 都指向 `strcmp@plt`。`strcmp@plt` 是动态链接表（Procedure Linkage Table, PLT）的一部分，用于处理函数调用的延迟绑定。这意味着在实际调用 `strcmp` 之前，程序并不知道其确切地址，直到第一次调用时才会查找并解析。因此，即使 `f` 在 `if` 语句中被比较时看起来指向 `strcmp`，实际上在执行 `f == strcmp` 之前，它们的地址并不相同。
在汇编代码中，我们可以看到 `main` 和 `strcmp` 被当作常量处理，它们的地址在调用 `tell_me` 时被推入栈中。`tell_me` 的参数 `f` 实际上只是用来传递这些地址的引用，而不是像变量那样在内存中有单独的存储位置。这就是为什么在汇编代码中找不到 `f` 的直接对应物。
这段代码展示了如何使用函数指针进行条件判断，并揭示了动态链接在程序执行中的作用。尽管在GDB中 `f` 和 `strcmp` 的地址在比较时看似不一致，但通过PLT，它们在运行时能够正确识别和调用相应的函数。理解和掌握函数指针以及动态链接的概念对于深入理解C语言和底层程序设计至关重要。
