如何从 _calling_ 函数中返回一个值？

Question

我希望能够强制“双重返回”，即拥有一个强制从其调用函数返回的函数（是的，我知道并不总是调用函数等）显然我希望能够通过操作堆栈来做到这一点，并且我认为至少以某种不可移植的机器语言方式是可能的。问题是这是否可以相对干净和便携地完成。

给出一段具体的代码来填写，我要写函数

void foo(int x) {
    /* magic */
}

使下面的函数

int bar(int x) {
    foo(x);
    /* long computation here */
    return 0;
}

返回，比如说，1；并且不执行长计算。假设 foo() 可以假设它只被具有 bar 签名的函数调用，即 int(int)（因此明确知道它的调用者返回类型是什么）。

注意事项：

• 请不要跟我说这是不好的做法，我是出于好奇而问的。
• 调用函数（在示例中为bar()）不得修改。它不会知道被调用的函数在做什么。 （同样在示例中，只能修改 /* magic */ 位）。
• 如果有帮助，您可以假设没有发生内联（可能是不切实际的假设）。

Answer 1

修改您的 void 函数 foo() 以返回布尔值是/否，然后将其包装在同名宏中：

    #define foo(x) do {if (!foo(x)) return 1;} while (0)

do .. while (0) 是，我相信你知道，标准的吞下分号技巧。

您可能还需要在声明foo() 的头文件中添加额外的括号，如：

    extern bool (foo)(int);

这可以防止使用宏（如果已定义）。 foo() 实现也是如此。

Answer 2

问题是这是否可以相对干净和便携地完成。

答案是不能。

除了调用堆栈如何在不同系统上实现的所有不可移植的细节之外，假设foo 被内联到bar。然后（通常）它不会有自己的堆栈帧。您不能干净或可移植地谈论对“双”或“n 次”返回进行逆向工程，因为实际调用堆栈不一定看起来像您根据 C 或 C++ 抽象进行的调用所期望的那样机器。

破解此问题所需的信息可能（不保证）与调试信息一起提供。如果调试器要向其用户呈现“逻辑”调用堆栈，包括内联调用，那么必须有足够的信息来定位“向上两层”调用者。然后你需要模仿平台特定的函数退出代码来避免破坏任何东西。这需要恢复中间函数通常会恢复的任何内容，即使使用调试信息也可能不容易弄清楚，因为执行此操作的代码在某处的bar 中。但我怀疑既然调试器可以显示调用函数的状态，那么至少原则上调试信息可能包含足够的信息来恢复它。然后返回到原始调用者的位置（这可以通过显式跳转来实现，或者通过操纵平台所在的位置来保持其返回地址并进行正常返回）。所有这些都非常肮脏且非常不便携，因此我的回答是“不”。

我假设您已经知道可以便携地使用异常或setjmp / longjmp。 bar 或bar 的调用者（或两者）都需要与之合作，并同意foo 如何存储“返回值”。所以我认为这不是你想要的。但是如果修改bar 的调用者是可以接受的，你可以这样做。它不漂亮，但它只是工作（在 C++11 中，使用异常）。我会让你弄清楚如何在 C 中使用 setjmp / longjmp 并使用固定的函数签名而不是模板：

template <typename T, typename FUNC, typename ...ARGS>
T callstub(FUNC f, ARGS ...args) {
    try {
        return f(args...);
    }
    catch (EarlyReturnException<T> &e) {
        return e.value;
    }
}

void foo(int x) {
    // to return early
    throw EarlyReturnException<int>(1);
    // to return normally through `bar`
    return;
}

// bar is unchanged
int bar(int x) {
    foo(x);
    /* long computation here */
    return 0;
}

// caller of `bar` does this
int a = callstub<int>(bar, 0);

最后，不是一个“糟糕的实践讲座”，而是一个实用的警告——使用 any 技巧提前返回通常不适用于用 C 编写的代码或用 C++ 编写的代码不希望出现异常离开foo。原因是bar 可能已经分配了一些资源，或者在调用foo 之前将一些结构置于违反其不变量的状态，目的是释放该资源或在调用之后恢复代码中的不变量。所以对于通用函数bar，如果你跳过bar 中的代码，那么你可能会导致内存泄漏或无效数据状态。无论bar 中有什么，通常避免这种情况的唯一方法是让bar 的其余部分运行。当然，如果 bar 是用 C++ 编写的，并且期望 foo 可能会抛出，那么它将使用 RAII 来清理代码，并且它会在您抛出时运行。不过，longjmping over adestructor 具有未定义的行为，因此您必须在开始之前决定是使用 C++ 还是使用 C。

Answer 3

有两种可移植的方法可以做到这一点，但都需要调用者函数的帮助。对于 C，它是 setjmp + longjmp。对于 C++，它是异常用法（try + catch + throw）。两者在实现上非常相似（本质上，一些早期的异常实现是基于 setjmp 的）。而且，如果没有调用者功能意识，绝对没有可移植的方式来做到这一点......

Answer 4

唯一干净的方法是修改你的函数：

bool foo(int x) {
    if (skip) return true;
    return false;
}

int bar(int x) {
    if (foo(x)) return 1;
    /* long computation here */
    return 0;
}

也可以使用setjmp() / longjmp() 来完成，但你也必须修改你的调用者，然后你也可以干净地完成它。