Les fonctions imbriquées

Hello world !

Me voici donc pour ce premier billet de blog sérieux. Aujourd'hui, j'avais envie de vous parler des fonctions imbriquées (nested functions en anglais).

Une définition intuitive

Le mécanisme en soi est assez simple, il s'agit simplement de la définition d'une fonction à l'intérieur d'une autre fonction. Par exemple :

int
f(int k)
{
    int
    g(int n)
    {
        return 3 * n;
    }
    return 4 * g(k);
}

Ici, g est imbriquée dans la fonction f. Le principe d'une fonctions imbriquée est qu'elle est accessible par la fonction englobante et par les fonctions imbriquées dans cette fonction englobante.

Ce mécanisme peut se révéler utile, par exemple pour des problématiques de découpage de code en tâches et en sous-tâches, ou encore pour éviter de polluer l'espace de noms.

Un problème d'implémentation

Hélas, les fonctions imbriquées ne sont pas supportées par le C standard, et ceci pour une raison bien simple : que ce soit au moment de la compilation ou au runtime, ça complique beaucoup les opérations.

Concrètement, il y a deux cas de figures :

• soit on interdit les références vers des variables locales à la fonction englobante dans les fonctions imbriquées, auquel cas les fonctions imbriquées n'auraient pas grand intérêt ;
• soit on les autorise, et là c'est un peu plus compliqué. 

En effet, il faut faire attention d'accéder à la donnée correcte en faisant attention aux masquages. Et quid des variables allouées sur la pile dans fonction englobante ? Il faut garder ces variables dans un espace mémoire spécifique, où elles ne seront pas détruites... Et je ne parle même pas des appels récursifs et des pointeurs sur fonctions !

int
(*f)(void)
{
    int n = 42;
    int
    g(void)
    {
        return n + 1;
    }
    return &g;
}

Ce n'est pas impossible (des langages comme Algol ou D supportent correctement les fonctions imbriquées), mais ça ne rentre pas vraiment dans l'optique d'un langage natif comme le C.

Une extension gcc

Cependant, c'est une extension du langage, supportée par gcc, et activée lorsque le flag -fnested-functions est lui-même présent lors de la compilation. Le mécanisme fonctionne grâce à un trampoline.

Conclusion

Vous l'avez donc compris, le domaine des fonctions imbriquées est assez obscur, que ce soit par leur fonctionnement ou par leur lisibilité.

À mes yeux, la solution la plus propre reste d'utiliser des bonnes vieilles fonctions statiques communiquant avec quelques variables globales, ou bien en utilisant un pointeur de structure contenant le contexte en question...

Réservons les fonctions imbriquées pour des cas extrêmes !