c - 从标准库重新定义函数

Question

上下文:在最近的一次谈话中，问题“gcc/clang 在编译时执行 strlen("static string") 吗？”上来了。经过一些测试，答案似乎是肯定的，无论优化级别如何。甚至在 -O0 上看到这也完成了，我有点惊讶，所以我做了一些测试，最终得出了以下代码:

#include <stdio.h>

unsigned long strlen(const char* s) {
  return 10;
}

unsigned long f() {
  return strlen("abcd");
}

unsigned long g(const char* s) {
  return strlen(s);
}

int main() {
  printf("%ld %ld\n",f(),g("abcd"));
  return 0;
}

令我惊讶的是，它打印出 4 10 而不是 10 10。我尝试使用 gcc 和 clang 进行编译，并使用各种标志(-pedantic、-O0、 -O3, -std=c89, -std=c11, ...) 并且测试之间的行为是一致的。

因为我没有包含 string.h，所以我希望使用我对 strlen 的定义。但汇编代码确实显示 strlen("abcd") 基本上被 return 4 取代(这是我在运行程序时观察到的)。

此外，编译器不会使用 -Wall -Wextra 打印任何警告(更准确地说，与问题无关:他们仍然警告参数 s 在我的定义中未使用strlen).

出现了两个(相关)问题(我认为它们足够相关，可以在同一个问题中提出):
- 是否允许在 C 语言中重新定义标准函数，但不包含声明它的 header ？
- 这个程序的行为是否正常？如果是这样，具体会发生什么？

Answer 1

根据 C 2011(N1570 草案)7.1.3 1 和 2:

All identifiers with external linkage in any of the following subclauses … are always reserved for use as identifiers with external linkage.

If the program declares or defines an identifier in a context in which it is reserved (other than as allowed by 7.1.4), or defines a reserved identifier as a macro name, the behavior is undefined.

“以下子条款”指定标准 C 库，包括 strlen。您的程序定义了 strlen，因此其行为未定义。

您观察到的情况是:

• 无论您的定义如何，编译器都知道 strlen 的行为方式，因此，在优化 f 中的 strlen("abcd") 时>，它在编译时计算 strlen，结果是四个。
• 在 g("abcd") 中，编译器无法识别，因为 g 的定义，这等同于 strlen("abcd ")，因此它不会在编译时对其进行优化。相反，它将其编译为对 g 的调用，并将 g 编译为调用 strlen，并且还会编译您对 的定义strlen，结果 g("abcd") 调用 g，后者调用您的 strlen，返回 10。

C 标准将允许编译器完全丢弃您对 strlen 的定义，以便 g 返回 4。但是，一个好的编译器应该警告您的程序定义了保留标识符。