Question

我不确定我的措辞在技术上是否正确，所以请在标题和主题中纠正我。

所以基本上我的问题是关于在C中模拟多态性。例如，假设我有一个树，并且有一个struct tree_node类型。我有一些函数可以帮助我插入节点，删除节点等，例如：

void tree_insert(tree_node **root, tree_node *new_node);

然后我开始为我的应用程序构建其他东西，并且需要使用这个树来维护家庭成员。但是对于人类来说，我有另一个结构，让我们称之为＃34; struct human_node＆＃34;这是这样定义的，例如：

typedef struct human_node_ {
    tree_node t_node;
    char *name;
} human_node;

现在显然我想使用我为通用树构建的树实用程序函数。但他们采用tree_node指针。现在是多态仿真的时候了。所以这里有两个选项，一个是我的human_node，一个是在human_node中使用t_node成员：

human_node *myfamily_tree_root, *new_family_guy;
//some initialization code and other code later...
tree_insert((tree_node **)&myfamily_tree_root, &(new_family_guy->t_node));

为简洁起见，我将两种方式都放在上面的一个函数调用中。

这正是我困惑的地方。我应该使用哪一个，更重要的是，为什么？

Answer 1

两者都是标准的，但一般来说如果你可以避免使用类型转换，那么你应该选择避免类型转换的解决方案。

这种内联数据结构实现的一个常见之处是甚至不要求树节点（或等效的）是结构中的第一个元素，因为您可能希望将节点输入到多个树中。那你肯定想要使用第二种方法。要在tree_node元素和包含你的结构之间进行转换，你必须拥有一些黑魔法宏，但这是值得的。例如，在avl树的实现中，我有这些宏：

#ifndef offsetof
#define offsetof(s, e) ((size_t)&((s *)0)->e)
#endif

/* the bit at the end is to prevent mistakes where n is not an avl_node */
#define avl_data(n, type, field) ((type *)(void*)((char *)n - offsetof(type, field) - (n - (struct avl_node *)n)))

所以我可以有类似的东西：

struct foo {
    int data;
    struct avl_node tree_node_1;
    struct avl_node tree_node_2;
};

int
tree_node_1_to_data(struct avl_node *x)
{
     return avl_data(x, struct foo, tree_node_1)->data;
}

如果你选择使你的代码变得通用，你肯定想要引用你的tree_node成员，而不是指向结构的指针。

Answer 2

对于任何具体答案，此问题可能过于宽泛，但您可以查看how CPython does it。

基本上，所有Python结构都具有相同的标头，并且要定义自己的类型，您必须确保使用PyObject_HEAD macro（或PyObject_VAR_HEAD为可变大小的对象（如字符串）启动结构。这会添加类型标记，引用计数等内容。

在实例化对象之后，您将它们作为PyObject*传递，并且函数将推断对象实际上是什么类型（例如字符串，列表等）并且能够基于此进行分派。是的，您必须在某个时刻键入强制转换才能获得实际的对象内容。

例如，这是how Python's character strings are defined：

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    Py_hash_t ob_shash;
    char ob_sval[1];

    /* Invariants:
     *     ob_sval contains space for 'ob_size+1' elements.
     *     ob_sval[ob_size] == 0.
     *     ob_shash is the hash of the string or -1 if not computed yet.
     */
} PyBytesObject;

您可以阅读有关CPython's type object inheritance model的更多信息。提取物：

始终通过“PyObject *”类型的指针访问对象。类型'PyObject'是仅包含引用的结构 count和类型指针。为对象分配的实际内存包含其他只能在转换后才能访问的数据指向更长结构类型的指针。

请注意，此攻击角度可能更适合解释代码。您可能会看到其他与您的需求更直接相关的开源项目。

在C中“模拟”多态时，使用结构成员和强制转换结构指针之间的区别

2 个答案: