将指向结构体的指针转换为其第一个成员

Question

Consider the following example program:

#include <stdio.h>

struct base {
    int a, b;
};

struct embedded {
    struct base base;
    int c, d;
};

struct pointed {
    struct base* base;
    int c, d;
};

static void base_print(struct base* x) {
    printf("a: %d, b: %d\n", x->a, x->b);
}

static void tobase_embedded(void* object) {
    base_print(object); // no cast needed, suitably converted into first member.
}

static void tobase_pointed(void* object) {
    struct base* x = *(struct base**) object; // need this cast?
    base_print(x);
}

int main(void) {
    struct embedded em = {{4, 2}};
    struct pointed pt = {&em.base};
    tobase_embedded(&em);
    tobase_pointed(&pt);
    return 0;
}

编译环境：

$ gcc -std=c99 -O2 -Wall -Werror -pedantic -o main main.c

期望的输出是：

$ ./main
a: 4, b: 2
a: 4, b: 2

C99标准对于结构体的第一个成员有这样的规定:

引用如下：C99 6.7.2.1 (13): 指向结构体对象的指针被适当转换后，指向其初始成员...反之亦然。在结构体对象内可能有未命名的填充位，但不能在开头处。

在示例程序中，通过void*将指向struct embedded的指针转换为指向struct base的指针，无需显式转换。

如果第一个成员是指向基类的指针，例如struct pointed中的情况呢？我不确定tobase_pointed中的显式转换是否正确。没有进行转换时会输出垃圾字符，但没有编译警告/错误。进行转换时，将输出base.a和base.b的正确值，但如果存在未定义行为，则意义不大。

将struct pointed转换为其第一个成员struct base*的转换是否正确？

- Adam

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struct pointed 的第一个成员是指向 struct base 的指针。这将需要对 void *object 进行解引用。但是，您不能在不告诉编译器如何解引用指针的情况下对 void * 进行解引用，因此需要进行强制类型转换。 - alvits

Answer 1

代码不仅进行类型转换，还会对指向结构体基类的指针进行解引用。这是为了首先获取指向基类的指针而必需的。

如果函数 tobase_pointed 被移除，您的代码将发生以下情况：

struct pointed pt = {&em.base};
void* object = &pt;                  //pass to the function
struct base** bs = object;           //the cast in the function
assert( bs == (struct base**)&pt ) ; //bs points to the struct pointed
assert( bs == &(pt.base) ) ;         //bs also points to the initial member struct base* base
struct base* b = *bs ;               //the dereference in the function
base_print(x);

bs 是指针，已经被适当地转换为指向初始成员。您的代码是正确的。

- 2501

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看到它逐步展示，让人清晰明了，谢谢。 - Adam

Answer 2

这个转换是有必要的，因为你想将一个指针转换成指向指针的指针。如果不进行转换，解引用将会出现错误。

换句话说，你的base*与pt对象具有相同的地址。因此，你可以通过指向pt的指针来访问它。但你必须对它进行解引用。

- SergeyA