Question

任何人都可以在C中解释什么是类型双关语，并通过简单的示例程序演示何时出现此类问题？

我在许多网站（甚至维基）都进行了搜索，但即便如此，我也无法理解。

Answer 1

Punning类型是一个广泛的概念，适用于任何具有类型系统和一点灵活性的语言，因此我将使用维基百科的例子与Berkeley套接字：

在Berkeley套接字界面中可以找到一个典型的类型惩罚示例。将已打开但未初始化的套接字绑定到IP地址的函数声明如下：

int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);

绑定函数通常按如下方式调用：

struct sockaddr_in sa = {0};
int sockfd = ...;
sa.sin_family = AF_INET;
sa.sin_port = htons(port);
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&sa, sizeof sa);

Berkeley套接字库从根本上依赖于以下事实：在C中，指向struct sockaddr_in的指针可以自由转换为指向struct sockaddr的指针;此外，两种结构类型共享相同的内存布局。因此，对结构字段my_addr->sin_family（my_addr类型为struct sockaddr*）的引用实际上将引用字段sa.sin_family（其中sa的类型struct sockaddr_in）。换句话说，套接字库使用类型punning来实现一种基本的继承形式。

在编程世界中经常看到使用“填充”数据结构，以允许在实际上相同的存储空间中存储不同类型的值。当两种结构用于互斥以进行优化时，通常可以看到这种情况。

编辑：我没有注意到你提到尝试维基百科的编辑。我认为在这种情况下你应该拿走的是我在第一句中所说的，即“类型Punning是一个广泛的概念，适用于任何具有类型系统和一点灵活性的语言”。如果你遇到问题，我会说要寻找更多的策略示例和实现（也许在C语言中看OOP以获得更多涉及的一些概念[它本身并不完全相同]）

另一个编辑：我想到你可能意味着在工会的背景下打字，所以这里是this问题的一个修改过的例子，它询问了工会的目的（在这里向后工作））：

union RGB
{
    uint32_t color;

    struct componentsTag
    {
        uint8_t b;
        uint8_t g;
        uint8_t r;
    } components;

} pixel;

pixel.color = 0x020406;
uint8_t rVal = pixel.components.r; //this will equal 02
uint8_t gVal = pixel.components.g; //this will equal 04
uint8_t bVal = pixel.components.b; //this will equal 06

在此处在线运行此示例：https://onlinegdb.com/H1Sfm6p8E

此处使用类型双关语来允许访问每种颜色的各个值，而不使用C的类型转换。您可能想知道这是如何工作的。在内存中，union占用32位。当color设置为行pixel.color = 0x020406时，这些32位将填充值0x00020406（0x占用8位后的每对值（8 * 4） = 32位），值从右到左从十六进制数打包，因此06进入第一个（最低有效）字节，即b，04进入第二个字节，即g，02进入第三个字节（三个中最重要的）字节，即b。最重要的字节00，由于联合没有足够的字节来存储它，所以4字节的十六进制字符串没有任何内容。如果你在结构中添加alpha作为一个新行，这个值可能是uint8_t alpha uint8_t r。

将这32位分成几部分的图表可能如下所示：

------------------------------------
-----| 00  | 02  | 04  | 06  |------
------------------------------------
     |    uint32_t color     |
------------------------------------

但是24位components struct 也占用相同的内存：即同一空间中的3个最右边的字节（24个最低有效位） /强>

所以现在联盟的内存的完整图表是：

------------------------------------ -----| 00 | 02 | 04 | 06 |------ ------------------------------------ | uint32_t color | ------------------------------------ -----| NA | r | g | b |------ ------------------------------------

请注意r，g和b的所有重叠color。访问r，g或b现在可以访问color的特定部分，这是其中的8位部分。通常将uint32_t转换为uint8_t只会给出uint32_t的最低有效位，因此r，g和b都将成为无意义的数字。但正如我之前所说，这里的联盟被用于打击类型，因此标准定义的转换被规避了。

（Gabriel Staples的主要编辑和更正，2019年3月6日）

什么是打字？类型惩罚如何与C中的工会一起使用？

1 个答案: