为什么必须将 NULL 强制转换为该宏中的类型？

Question

我对 Eric Roberts 的 Programming Abstractions in C 中的一些代码有疑问。他使用自己的几个库来为读者简化事情并教授如何编写库。 （本书的所有图书馆代码都可以在on this site找到。）

一个库genlib 提供了一个宏，用于泛型分配指向struct 类型的指针。我不明白宏的一部分。我将复制下面的代码，以及如何使用它的示例，然后我将更详细地解释我的问题。

/*
 * Macro: New
 * Usage: p = New(pointer-type);
 * -----------------------------
 * The New pseudofunction allocates enough space to hold an
 * object of the type to which pointer-type points and returns
 * a pointer to the newly allocated pointer.  Note that
 * "New" is different from the "new" operator used in C++;
 * the former takes a pointer type and the latter takes the
 * target type.
 */

#define New(type) ((type) GetBlock(sizeof *((type) NULL)))

/* GetBlock is a wrapper for malloc. It encasulates the 
 * common sequence of malloc, check for NULL, return or
 * error out, depending on the NULL check. I'm not going
 * to copy that code since I'm pretty sure it isn't
 * relevant to my question. It can be found here though:
 * ftp://ftp.awl.com/cseng/authors/roberts/cs1-c/standard/genlib.c
 */

Roberts 打算将代码按如下方式使用：

    typedef struct {
        string name;
        /* etc. */
    } *employeeT;
    employeeT emp;
    emp = New(employeeT);

他更喜欢使用指向记录的指针作为类型名称，而不是记录本身。所以New 提供了一种通用的方式来分配这样的struct 记录。

在宏New中，我不明白的是：sizeof *((type)) NULL)。如果我没看错，它会说“将NULL 的取消引用转换的大小取为struct 类型type 在给定调用中表示的任何值”。我想我理解取消引用：我们想为结构分配足够的空间；指针的大小不是我们需要的，所以我们取消引用以获得底层记录类型的大小。但我不明白将NULL 转换为类型的想法。

我的问题：

1. 你可以投NULL吗？这到底是什么意思？

2. 为什么需要演员表？当我尝试删除它时，编译器显示error: expected expression。那么，sizeof *(type) 不是表达式吗？这让我很困惑，因为我可以执行以下操作来获取任意指向结构的指针的大小：

   #define struct_size(s_ptr) do { \
       printf("sizeof dereferenced pointer to struct %s: %lu\n", \
              #s_ptr, sizeof *(s_ptr)); \
   } while(0)
   

编辑：正如许多人在下面指出的那样，这两个示例并不相同：

/* How genlib uses the macro. */
New(struct MyStruct*)
/* How I was using my macro. */
struct MyStruct *ptr; New(ptr)

郑重声明，这不是家庭作业。我是一个试图提高 C 语言的业余爱好者。此外，据我所知，代码没有问题。也就是说，我不是在问如何用它做一些不同的事情。我只是想更好地理解 (1) 它是如何工作的以及 (2) 为什么它必须按原样编写。谢谢。

Answer 1

问题是宏需要获取指针类型所指向的类型的大小。

例如，假设您有指针类型struct MyStruct*。如果不从该表达式中删除星号，您将如何获得struct MyStruct 的大小？你不会写

sizeof(*(struct MyStruct*))

因为那不是合法的 C 代码。

另一方面，如果你有一个struct MyStruct* 类型的变量，你可以这样做：

struct MyStruct* uselessPointer;
sizeof(*uselessPointer);

由于sizeof 并不实际评估其参数（它只是确定表达式类型的静态大小），因此这是安全的。

当然，在宏中，您不能定义新变量。但是，您可以通过强制转换现有指针来构成指向struct MyStruct* 的随机指针。在这里，NULL 是一个很好的候选 - 它是一个现有的指针，您可以合法地将其转换为 struct MyStruct*。因此，如果你要写

sizeof(* ((struct MyStruct*)NULL))

代码会

1. 将NULL 转换为struct MyStruct*，产生一个静态类型的指针struct MyStruct*。
2. 确定将通过取消引用指针形成的对象的大小。由于指针的类型为struct MyStruct*，它指向struct MyStruct 类型的对象，所以这会产生struct MyStruct 的类型。

换句话说，这是一种获取指针类型对象的简单方法，以便您可以取消引用它并获取底层类型的对象。

我曾与 Eric 合作过其他一些宏，他是预处理器的真正专家。我对这行得通并不感到惊讶，我对它的复杂性并不感到惊讶，但它确实很聪明！

请注意 - 在 C++ 中，这种技巧过去很常见，直到引入了 declval 实用程序类型，这是该操作的一个不太复杂的版本。

希望这会有所帮助！

Answer 2

这是一个黑客。它依赖于 sizeof 运算符的参数实际上没有被评估这一事实。

回答您的具体问题：

1. 是的，NULL 只是一个指针文字。像任何其他指针一样，它可以被强制转换。

2. sizeof 对类型或表达式进行操作。 *(type) 两者都不是（发生宏替换后），这将是语法错误。