Czy standard C pozwala na kod samoczynnie modyfikujący?

Question

Czy kod samoczynnie modyfikujący jest możliwy w sposób przenośny w C?

Powód, dla którego pytam, polega na tym, że w pewnym sensie OOP polega na kodzie samo-modyfikującym (ponieważ kod wykonywany w czasie wykonywania jest faktycznie generowany jako dane, np. W v-table), a jednak, Wydaje się, że gdyby zaszło to zbyt daleko, uniemożliwiłoby to większość optymalizacji w kompilatorze.

Na przykład

void add(char *restrict p, char *restrict pAddend, int len) 
{ 
    for (int i = 0; i < len; i++) 
     p[i] += *pAddend; 
} 

optymalizacji kompilator może unieść *pAddend z pętli, ponieważ nie zakłócają p. Jednakże, nie jest to już poprawna optymalizacja samododującego kodu.

W ten sposób wydaje się, że C nie pozwala na samodefiniowanie kodu, ale czy nie oznacza to, że nie można wykonywać pewnych czynności, takich jak OOP w C? Czy C naprawdę obsługuje samodefiniujący się kod?

Answer 1

własnym modyfikowania kodu nie jest możliwe w C z wielu powodów, z których najważniejsze to:

1. Kod generowany przez kompilator jest całkowicie do kompilatora, a nic takiego nie może wyglądać co programista próbujący napisać kod, który sam się modyfikuje. Jest to jeden z podstawowych problemów związanych z wykonywaniem SMC, a nie tylko problem przenośności.
2. Wskaźniki funkcji i danych są całkowicie oddzielne w C; język nie pozwala na konwersję między nimi. Problem ten nie jest istotny, ponieważ niektóre implementacje lub standardy wyższego poziomu (POSIX) gwarantują, że wskaźniki kodu i danych współdzielą reprezentację.

Poza tym samodefiniujący się kod jest po prostu naprawdę złym pomysłem. 20 lat temu mogło mieć kilka zastosowań, ale obecnie spowoduje tylko błędy, okropną wydajność i awarie przenośności. Zauważ, że w niektórych ISA pamięć podręczna instrukcji nawet widzi, że zmiany dokonane w pamięci podręcznej kodu mogą być nieokreślone/nieprzewidywalne!

Wreszcie vtables nie mają nic wspólnego z kodem modyfikującym. Jest to wyłącznie kwestia modyfikujących funkcji wskaźników, które są danymi, a nie kodem.

Answer 2

Ściśle mówiąc, kod samodyfikujący nie może być zaimplementowany w sposób przenośny w C lub C++, jeśli poprawnie zrozumiałem standard.

samodzielne modyfikowanie kodu w języku C/C++ oznaczałoby coś takiego:

uint8_t code_buffer[FUNCTION_SIZE]; 
void call_function(void) 
{ 
    ... modify code_buffer here to the machine code we'd like to run. 
    ((void (*)(void))code_buffer)(); 
} 

To nie jest legalne i padnie na większości nowoczesnych architektur. Jest to niemożliwe do wdrożenia na architekturach Harvardu, ponieważ kod wykonywalny jest wyłącznie do odczytu, więc nie może być częścią żadnego standardu.

Większość współczesnych systemów operacyjnych ma możliwość korzystania z tego hakera, który jest używany przez dynamiczne rekompilatory dla jednego. mprotect() na przykład w systemie Unix.