如何在堆上初始化结构体的常量成员

Question

我想在堆上分配一个结构体，对其进行初始化，并从函数中返回指向它的指针。我想知道在这种情况下是否有一种方法可以初始化结构体中的const成员：

#include <stdlib.h>

typedef struct {
  const int x;
  const int y;
} ImmutablePoint;

ImmutablePoint * make_immutable_point(int x, int y)
{
  ImmutablePoint *p = (ImmutablePoint *)malloc(sizeof(ImmutablePoint));
  if (p == NULL) abort();
  // How to initialize members x and y?
  return p;
}

从这个结果中，我应该得出结论：在堆上分配和初始化包含const成员的结构体是不可能的吗？

- user268344

Answer 1

像这样：

ImmutablePoint *make_immutable_point(int x, int y)
{
  ImmutablePoint init = { .x = x, .y = y };
  ImmutablePoint *p = malloc(sizeof *p);

  if (p == NULL) abort();
  memcpy(p, &init, sizeof *p);

  return p;
}

（请注意，与C++不同，C语言中不需要对malloc的返回值进行强制类型转换。这样做通常被认为是一种不良习惯，因为它可能掩盖其他错误。）

- caf

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请注意，在 init 初始化中使用 .x 和 .y 是 C99 的语法，如果您的编译器不支持，当然可以使用未命名条目。 - Trent

此处返回的指针所指向的对象实际上从未被定义，因为它是由malloc()函数创建的。可以考虑将p定义为void *p;，并将两个sizeof *p实例更改为sizeof init。 - caf

@caf 是的，你的版本是正确的，我的评论是在我意识到这一点之前发表的。据我所知，这是使用分配的内存初始化const类型的唯一合法方式。 - this

是的，可以 - 在x86-64上使用最低级别的优化进行编译，gcc会将上述函数编译为一个不调用memcpy()的函数。尽管如此，一旦你调用了malloc()，memcpy()就不太可能成为一个问题了。 - caf

没关系，因为 sizeof 明确地不评估其参数，所以表达式的行为仍然是定义好的。 - caf

Answer 2

如果这是C语言而不是C ++，我认为除了破坏类型系统外别无解决办法。

ImmutablePoint * make_immutable_point(int x, int y)
{
  ImmutablePoint *p = malloc(sizeof(ImmutablePoint));
  if (p == NULL) abort();

  // this 
  ImmutablePoint temp = {x, y};
  memcpy(p, &temp, sizeof(temp));

  // or this
  *(int*)&p->x = x;
  *(int*)&p->y = y;

  return p;
}

- John Knoeller

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如果这是C语言，那么对malloc的返回值进行强制类型转换是不必要且多余的。 - dreamlax

Answer 3

如果您坚持将const放在结构体中，那么您将需要进行一些强制类型转换才能解决该问题：

int *cheat_x = (int *)&p->x;
*cheat_x = 3;

- R Samuel Klatchko

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那不会引发未定义行为吗？ - dreamlax

如果你分配了内存，我认为这是可以的。 - NateS

Answer 4

我喜欢咖啡的方法, 但这个也发生在我身上

ImmutablePoint* newImmutablePoint(int x, int y){ 
   struct unconstpoint {
      int x;
      int y;
   } *p = malloc(sizeof(struct unconstpoint));
   if (p) { // guard against malloc failure
      *p.x = x;
      *p.y = y;
   }
   return (ImmutablePoint*)p;
}

- dmckee --- ex-moderator kitten

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抱歉，我这里看不到const。你能解释一下吗？ - kevinarpe

@KCArpe：我分配并分配了一个与“ImmutablePoint”在结构上完全相同但可变的“struct”，然后在返回语句中转换指针，以便用户永远看不到可变版本。这是一种相当标准的滥用类型系统的方法。相对于caf的解决方案的缺点是它不是DRY（http://en.wikipedia.org/wiki/Don%27t%5Frepeat%5Fyourself）：如果有人编辑“ImmutablePoint”，我也需要编辑“unconstpoint”。 - dmckee --- ex-moderator kitten

此外，为了避免有人更改ImmutablePoint的大小问题，最好添加一个assert(sizeof(ImmutablePoint) == sizeof(struct uconstpoint));，尽管编译器也可以使它们不同。 - Ryan Haining