在C语言中如何在结构体指针之间转换

Question

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, ...);

我希望允许第三方编写的ext_function仅修改my_struct中的field_3和field_4。所以我做了以下操作:

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，将指针在 my_struct 和 inalterable_my_struct 之间进行转换是否安全（如下所示）？

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

- iome

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如果您不希望ext_function修改data，则应将其声明为const uint8_t * const data; - Henrik

Answer 1

我不认为这是一个好主意。

被调用的函数总是可以取消任何const属性，并且在需要时修改数据。

如果您可以控制调用点，最好创建一个副本并使用指向副本的指针调用函数，然后将您关心的两个字段复制回去：

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;
}

这样做会使代码更加简洁易读，并且除非您每秒执行此操作数千次，否则性能损失应该很小。

如果函数涉及指针数据，则可能还需要模拟指针数据。

- unwind

Answer 2

根据C99标准，即使两个struct的声明完全相同，它们也不会具有兼容的类型。参见第6.7.7.5节：

例2 在以下声明之后

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

类型t1和指向类型tp1的类型是兼容的。类型t1也与类型struct s1兼容，但与类型struct s2，t2，指向类型tp2的类型或int不兼容。

此外，具有不同限定符的两种类型不被认为是兼容的：

为了使两个限定类型兼容，它们都应具有兼容类型的相同限定版本；在说明符或限定符列表中，限定符的顺序不影响指定的类型。

一种更干净的方法是完全隐藏您的struct，用模糊的句柄（void*上的typedef）替换它，并提供用于操作struct元素的函数。这样，您将完全控制struct的结构：可以随意重命名其字段，随意更改布局，更改字段的基础类型，以及进行其他在客户端已知struct内部布局时通常避免的事情。

- Sergey Kalinichenko

Answer 3

我认为这不是一个好主意，因为很难跟踪结构体是否已经转换（特别是如果代码很大）。将其转换为const也不能保证它不会被转换为非const结构体。 unwind提供的解决方案非常好。另一种（更明显的）解决方案是将结构体分成两个较小的部分。

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 ...);

我在上述调用中也将指针设为常量，但这并非必要。

- Desert Ice

Answer 4

尽管标准没有说明，但它可能在大多数编译器上运行。如果你真的必须要做一些更便携的事情，甚至可以使用联合。但是它不会改变任何东西。

这就是为什么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
$ 

- Art