C++ 函数调用跳转 typedef 中 const 限定符的退化

今天写学校作业，题目中有涉及到函数指针的内容，闲来无事就多写了几个例子，结果发现了C++ 函数指针中一个比较有趣的现象。

我们先来分析一下以下代码能否正常运行：

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// 一个正常工作地 sum 函数, 两个参数都有 const 修饰符
double sum(const double num1, const double num2){
    return num1 + num2;
}

// 此处的 sub 函数参数没有加
double wrong_sub(double num1, double num2){
    num1 -= 1; // 对第一个参数 -1
    return num1 - num2;
}

int main(){

    // 这里为了测试只给第一个参数加了 const 修饰符
    typedef double (*func)(const double, double);

    // 函数指针数组中有 sum, sub 两个函数指针
    func operators[2] = {sum, wrong_sub};

    std::cout < < operators[0](1., 2.) << std::endl;
    std::cout << operators[1](1., 2.) << std::endl;

    return 0;
}

首先，我们很明显的看到在typedef中对目标函数的签名和以上两个函数 sum 与 wrong_sub 都不符合，按理说构造这样的一个函数指针数组是会报错的。

可是我实验了一下，程序可以编译通过，上面的结果也都和对应的函数运行结果相同。

这就说明在这里：

1. 要不然就是函数的参数中const限定符失效了
2. 要不然就是typedef中关于目标函数参数的const修饰符没有生效

为了检查到底是哪里出现了问题，我开始对这段代码进行调试，首先下一个断点在函数结束处，然后观察 operators 数组中的变量:

在这里我们发现了两个奇怪的现象：

1. 数组 operators 里面的两个函数实际的 Value 值与 Type 中的签名值并不相同 (Type 中带有 const 限制符，而实际值中 const 消失了)
2. 当我们将两个函数的入口地址加入监视之后发现，两个指针指向的地址并不是函数的实际入口地址

从右边内存中可以看到，从地址 0x0034fd1c 开始有两个连续的指针在栈上，分别指向 0x008b119a 和 0x008b105a ，也就是左边监视列表中所对应的值。

那么这两个地址到底对应了什么呢？

我们进入反汇编查看：

很明显的，0x008b119a 这个地址的 sum 只有一条 jmp 的跳转，那么他跳转去了哪里呢？

0x008b2730 - 也就是我们真正 sum 函数的入口地址。

这是对应 0x008b2730 地址的 sum 函数，代码分配在代码常量区。

那么当我直接调用函数会发生什么呢？为了验证，我重新开始了程序，此处的sum函数地址如下：

这里 sum 函数地址在 0x013c3260

而在断点处所看到的汇编代码如下：

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013C6E34 F2 0F 11 04 24       movsd       mmword ptr [esp],xmm0  
013C6E39 E8 AC A3 FF FF       call        sum (013C11EAh)  
013C6E3E DD D8                fstp        st(0)  
013C6E40 83 C4 10             add         esp,10h  

这里程序调用了 0x013c11ea 处的代码，那么这里又是什么呢？

由于不知道怎么用VS查看指定处的汇编代码，我用 OllyDbg 检查了以上地址的代码：

可以很明显的看到，在 0x013c11ea 处也仅仅是一条跳转指令，而目标地址就是我们的函数入口： 0x013c3260

基于以上的实验分析我们得出了两个结论：

1. 无论是直接调用或者通过函数指针调用，编译器都会生成跳转向函数入口的一条 jmp 指令，并在执行这条指令之前进行一些其他准备操作
2. 也正是因为如此，在 typedef 中对函数参数的 const 修饰符并不起作用，因为在编译期间编译器并不能检查到函数的内部指令，所以它会将这里的函数指针对应的所有参数 const 全部退化掉，所有在 typedef 中函数指针参数上的 const 就是个形式而已

在网上搜索到的很多帖子都说直接调用函数会直接 call 函数的入口地址，现在看来并不都是如此。

希望对大家有所帮助，我个人对汇编和C++也只是入门，有什么不对的地方还请大家指出，谢谢！