在C中的结构指针之间转换答案

【问题标题】：Cast between struct pointer in C在C中的结构指针之间转换
【发布时间】：2012-12-03 14:58:52
【问题描述】：

请考虑以下代码。

typedef struct{
    int field_1;
    int field_2;
    int field_3;
    int field_4;

    uint8_t* data;
    uint32_t data_size;
} my_struct;

void ext_function(inalterable_my_struct* ims, ...);

我想允许ext_function（由第三方编写）仅修改my_struct 中的field_3和field_4。所以我做了以下事情：

typedef struct{
    const int field_1;
    const int field_2;
    int field_3;
    int field_4;

    const uint8_t* data;
    const uint32_t data_size;
} inalterable_my_struct;

void ext_function(inalterable_my_struct* ims, ...);

在调用ext_function之前在my_struct和inalterable_my_struct之间进行指针转换是否安全（如下所示）？

void call_ext_function(my_struct* ms){
    inalterable_my_struct* ims = (inalterable_my_struct*)ms;
    ext_function(ims, ...);
}

【问题讨论】：

如果不想ext_function修改data，则应声明为const uint8_t* const data;

标签： c casting

【解决方案1】：

我认为这不是一个好主意。

被调用的函数总是可以抛弃任何const:ness，并根据需要修改数据。

如果你可以控制调用点，最好创建一个副本并使用指向该副本的指针调用函数，然后将你关心的两个字段复制回来：

void call_ext_function(my_struct* ms)
{
    my_struct tmp = *ms;
    ext_function(&tmp, ...);
    ms->field_3 = tmp.field_3;
    ms->field_4 = tmp.field_4;
}

更干净，除非您每秒执行数千次，否则性能损失应该很小。

如果函数触及它，您可能也必须伪造基于指针的数据。

【讨论】：

【解决方案2】：

根据 C99 标准，两个 structs 不会有兼容的类型，即使它们的声明相同。从第 6.7.7.5 节：

示例 2 声明后

typedef struct s1 { int x; } t1, *tp1;
typedef struct s2 { int x; } t2, *tp2;

类型t1和tp1指向的类型是兼容的。 t1 类型也兼容 struct s1 类型，但不兼容 struct s2、t2 类型、tp2 或 int 指向的类型。

此外，具有不同限定符的两种类型不被认为是兼容的：

为了使两个合格的类型兼容，两者都应具有相同的合格版本兼容类型；说明符或限定符列表中类型限定符的顺序不影响指定类型。

更简洁的方法是完全隐藏您的struct，用一个不起眼的句柄（typedef 在void* 之上）替换它，并提供用于操作struct 元素的函数。这样您就可以完全控制 struct 的结构：您可以随意重命名其字段，根据需要尽可能多地更改布局，更改字段的基础类型，以及做其他事情当您的客户知道struct 的内部布局时，您通常会避免这种情况。

【讨论】：

【解决方案3】：

我认为这不是一个好主意，因为很难跟踪结构是否已转换（尤其是在代码很大的情况下）。同样将其转换为 const 并不能保证以后不会将其转换为 non-const structure。

unwind 提供的解决方案是一个非常好的解决方案。另一种（更明显）的解决方案是将结构拆分为两个较小的部分。

typedef struct{
    const int field_1;
    const int field_2;
    const uint8_t* data;
    const uint32_t data_size;
} inalterable_my_struct;

typedef struct{
    int field_3;
    int field_4;
} my_struct;

void ext_function(const inalterable_my_struct* const ims, my_struct* ms ...);

我在上面的调用中也使指针保持不变，但这不是必需的。

【讨论】：

【解决方案4】：

即使标准没有说明它，它也可能适用于大多数编译器。如果你真的需要的话，你甚至可以用工会做一些更便携的事情。除非它不会改变任何东西。

这就是它不会改变任何东西的原因：

$ cat foo.c
struct foo {
    const int a;
    int b;
};

void
foo(struct foo *foo)
{
    foo->a = 1;
}
$ cc -c foo.c
foo.c: In function ‘foo’:
foo.c:9: error: assignment of read-only member ‘a’
$ cc -Dconst= -c foo.c
$

【讨论】：