哈佛架构平台上的 NULL 指针问题

Question

这周我们在这里遇到了一个有趣的问题。

我们正在哈佛架构嵌入式平台上使用 C 语言工作，该平台具有 16 位数据地址和 32 位代码地址。

当您使用函数指针时会出现此问题。如果你有类似

的代码

if (fp) fp();

或

if (fp != 0) fp();

一切都很好。

但是如果你有类似的代码

if (fp != NULL) fp();

然后，因为NULL 被定义为(void *) 0，编译器（在这种情况下为 gcc）a) 不会发出警告，并且 b) 对您的函数指针进行 16 位比较，而不是 32 位比较。只要你的函数指针没有恰好位于 64k 边界上，所以所有底部 16 位都是 0 就可以了。

目前我们有大量代码，其中包含针对 NULL 的显式检查。它们中的大多数将是数据指针，但其中一些将是函数指针。 != NULL 或 == NULL 的快速 grep 显示超过 3000 个结果，许多人需要手动检查。

所以，我们现在想要的是要么

1. 一种查找所有比较函数指针（但不是数据指针）的情况的方法（因此我们可以将它们与定义为 32 位 0 的 FP_NULL 进行比较），或者

2. 重新定义 NULL 以使其做正确的事情。

3. （或者，我想， 更新我们的 gcc 端口以检测和 正确处理这种情况）。

我想不出任何适用于 1 的方法。我能想到的唯一方法 2 是将 NULL 重新定义为 0 函数指针，这对于绝大多数针对数据的比较来说是非常浪费的指针。 （32 位比较是 4 条指令，16 位比较是 1 条指令）。

有什么想法或建议吗？

Answer 1

在我看来，最简单的方法是将所有出现的NULL 替换为0。这适用于函数指针（如你所说）和对象指针。

这是 (2) 将 NULL 重新定义为纯 0 的变体。

但您无法将函数指针与NULL 进行比较这一事实是您实现中的一个错误。 C99 声明空指针常量可以与对象指针和函数指针进行比较，并且 NULL 应该扩展到该常量。

C-FAQ 问题5.8的小补充：

问：NULL 对指向函数的指针有效吗？
答：是的（但请参阅问题4.13）

将函数指针与(void *) 0 混合使用

（对 R.. 评论的回复）。我相信一起使用函数指针和(void *) 0 是明确定义的。在我的推理中，我将参考 C99 草案 1256 的部分内容，但不会引用大部分内容以保持可读性。它也应该适用于 C89。

• 6.3.2.3 (3) 将整数常量表达式0 和这样一个转换为(void *) 的表达式定义为空指针常量。并且："如果一个空指针常量被转换为一个 指针类型，结果指针，称为空指针，保证比较不相等 指向任何对象或函数的指针。”
• 6.8.9 为指针操作数和空指针常量定义了== 和!= 操作数。对于这些："如果一个操作数是指针，另一个是 空指针常量，将空指针常量转换为指针的类型。"

结论：在fp == (void *) 0中，空指针常量被转换为fp的类型。此空指针可以与fp 进行比较，如果它指向一个函数，则保证不等于fp。赋值（=）有类似的子句，所以fp = (void *) 0;也是定义好的C。

Answer 2

编辑实现的系统标头以替换所有出现的

#define NULL ((void *)0)

与

#define NULL 0

然后向供应商提交错误报告。您不应该因为供应商编译器中的错误而修改您的（完全正确，尽管样式丑陋）的代码。

Answer 3

您可以尝试分段破解（实际上只是破解），这样您就可以使用快速的 16 位比较，没有任何风险。 在每个 n*0x10000 边界处创建大小为 4（甚至更小）的分段，因此永远不存在真正的函数。

这取决于您的嵌入式设备内存空间，这是一个好的还是一个非常糟糕的解决方案。 如果你有 1MB 的普通 Flash，它就可以工作，这永远不会改变。 如果你有 64MB 的 Nand Flash 会很痛苦。

Answer 4

以下是一些建议：

1. 暂时将 NULL 更改为 (char*)0 或其他不能隐式转换为函数指针的内容。这应该对每次与不匹配指针的比较发出警告。然后，您可以通过 grep 之类的工具运行生成的编译器输出，并查找函数指针的典型模式，例如 (*)(。

2. 将 NULL 重新定义为 0（不强制转换为 void*）。这是 NULL 的另一个有效定义，可能会为您做正确的事情，但不能保证。

Answer 5

你描述的方式应该可行：

6.3.2.3/3 值为 0 的整数常量表达式，或转换为 void * 类型的表达式称为空指针常量。如果将空指针常量转换为指针类型，则生成的指针（称为空指针）保证与指向任何对象或函数的指针不相等。

因此，NULL 被重新定义为不是 0 或 (void*)0（或等效项？），或者您的编译器不符合要求。

在所有文件中的所有#includes 之后，尝试自己重新定义NULL（纯0）:-)

只是为了好玩：在问题文件上尝试 gcc -E（输出预处理的源）并检查 NULL 的扩展

Answer 6

你可以试试这个：

#ifdef NULL
  #undef NULL
#endif
#define NULL 0