将枚举类型转换为 void* 是否错误/危险？答案

【问题标题】：Is it wrong / dangerous to typecast enum to void*?将枚举类型转换为 void* 是否错误/危险？
【发布时间】：2023-04-03 17:57:02
【问题描述】：

整个代码都是用 ANSI C 编写的，并且应该保持不变。我有一个这样定义的回调：

typedef enum {
    Event_One,
    Event_Two,
    Event_State
} EventEnum;

typedef void (*callback)(EventEnum event, void* data);

回调接收者根据event 值解释data。这是组件之间的合同。有时它是指向结构的指针，有时它可能是一个字符串，其他情况可能是其他数据。我正在定义一个额外的event 并设置一个新的“合同”，data 是一个枚举。像这样：

typedef enum {
    State_Initial = 0,
    State_Running,
    State_Final
} StateEnum;

然后在代码的某个地方我有一个回调函数，它正在这样做

void ProcessEvent (EventEnum event, void* data)
{
    if (event == Event_State)
    {
         StateEnum state = (StateEnum)data; /* <<<<<<<<<<< */
         switch (state) {
         case State_Initial:
             <...>
             break;
         case State_Running:
             <...>
             break;
         case State_Final:
             <...>
             break;
         }
    }
}

上面的回调是这样调用的：

{
    callback infoCallback = ProcessEvent; /* This is only for example,
                                             done during initialization */
    <...>
    StateEnum someState = State_Running;
    <...>
    infoCallback(Event_State, (void*)someState); /* <<<<<<<<<<<<<<<<<<< */
}

将void* 类型转换为StateEnum 有什么根本错误吗？反之亦然？这种方式有哪些可能的陷阱？对可测试性和可维护性有什么想法吗？

编辑： 代码现在可以编译、链接和运行。我想知道为什么不应该这样做，以及是否有任何必须更改代码的真正原因。

【问题讨论】：

我不认为这样做有什么问题。它类似于通过采用 void* 的函数传递 int，而枚举在 C/C++ 中实际上是整数。我能看到的唯一问题是过多地使用 void* 使得代码难以扩展，因为它可以是任何东西（当它只有 10 种可能性时，仍然可以管理，但如果它有 100 种呢？）。
@YeenFei：将整数转换为指针是实现定义的，这意味着它不可移植。

标签： c type-conversion

【解决方案1】：

只有指向对象的指针（即不是函数）可以转换为 void * 并返回。您不能将非指针转换为 void * 并返回。所以，把你的电话改成：

infoCallback(Event_State, &someState);

你的功能是：

StateEnum *state = data;
switch (*state)
...

来自标准（6.3.2.3）：

整数可以转换为任何指针类型。除非前面指定，否则结果是实现定义的，可能未正确对齐，可能不指向引用类型的实体，并且可能是陷阱表示。

任何指针类型都可以转换为整数类型。除非前面指定，结果是实现定义的。如果结果不能以整数类型表示，则行为未定义。结果不必在任何整数类型的值范围内。

所以，您所做的是实现定义的。如果您的实现定义可以将int 转换为指针并返回，那么代码将起作用。 一般来说，它是不可移植的。有关详细信息，请参阅 comp.lang.c 上的this thread。

C99 还定义了类型 intptr_t 和 uintptr_t，它们是整数类型，并且保证将 void * 转换为它们并返回。

【讨论】：

这难道不是 POSIX 2003 对dlsym 的技术更正的确切原因吗？ dlsym 可用于在运行时动态查找函数指针，但 C99 标准规定将 void *（dlsym 的返回值）转换为函数指针是未定义的，因此必须发布技术勘误来解释有效的解决方法。这可以在dlsym 的许多手册页中找到。
@dreamlax：你是对的。我刚刚在opengroup.org/onlinepubs/009695399/functions/dlsym.html 上找到了理由。感谢您的信息！
@BillyONeal：它可能在您的计算机上运行良好，但不能保证符合标准。尝试省略 (void *) 和 (callback_t) 的演员表，你的编译器会警告你。现在试试int i; void *p = &i; int *pi = p;，它不会警告你。不是没有演员表。
int i; void *p = &i; int *pi = p; 无法编译。不兼容的指针类型之间的转换需要 C 样式转换或 reinterpret_cast。
@BillyONeal：问题标记为 C，而不是 C++。

【解决方案2】：

您所做的是实现定义。不能保证枚举在转换为指向 void 然后再转换回来后将具有相同的值。如果你真的需要确定，你应该使用 intptr_t 或 uintptr_t 而不是枚举。在被强制转换为指向 void 的指针并再次返回后，它们保证具有相同的值。

【讨论】：

这会起作用，但请注意 intptr_t 和 uintptr_t 是可选的 - 符合要求的实现不需要提供它们。

【解决方案3】：

Alok 是绝对正确的，整数和指针之间的转换是实现定义的，因此完全不可移植。这似乎是完全允许的，例如，如果将所有 void * 值转换为整数值始终产生 0（在不提供 intptr_t 或 uintptr_t 的实现上，无论如何）。

一个常见的习惯用法是扩展合约，使得回调将收到一个指向动态分配的枚举的指针，它必须释放它。在调用者中：

StateEnum *someState = malloc(sizeof *someState);
*someState = State_Running;

infoCallback(Event_State, someState);

...在回调中：

void ProcessEvent (EventEnum event, void* data)
{
    if (event == Event_State)
    {
         StateEnum state = *(StateEnum *)data;
         free(data);
         switch (state) {

【讨论】：

这里的问题是 malloc 会带来性能开销，并且是潜在故障（内存不足）的附加点。回调调用者应该进行释放。
如果可能，这绝对是更可取的（在这种情况下，您通常可以将union 类型用于data）。但是，通常情况下，data 是在回调注册时提供的，而回调实际上是在很久以后调用的——在最初注册回调的函数完成之后很久。这真的取决于你在做什么。

【解决方案4】：

尽管编译器允许这样做，并且在某些情况下可能没问题，但您需要非常小心对象的生命周期。

我可以看到的主要问题是，除非 processEvent 函数与 infoCallback 发生在同一调用链中，否则原始的 someState 变量可能会超出范围。所以稍后当你在 infoCallback 中引用 is 时，void* 将是未定义的。

【讨论】：