Question

此代码段显示值5。我不明白为什么。

#include <stdio.h>

struct A
{
    int x;
};

struct B
{
    struct A a;
    int y;
};

void printA(struct A *a)
{
    printf("A obj: %d\n", a->x);
}

int main()
{
    struct B b = {
        {
            5
        },
        10
    };

    struct A *a = (struct A*)&b;
    printA(a);

    printf("Done.\n");

    return 0;
}

当我创建b时，指向它的指针将指向数据{ {5}, 10 }。

当我将&b强制转换为struct A*时，我向编译器保证，该struct A*指向数据类型为int的单个数据元素的结构。相反，我为它提供了一个指针，该指针指向数据类型为struct A，int的两个数据元素的结构。

即使忽略第二个变量（由于struct A仅具有一个数据成员），我仍将为其提供一个结构，其成员的数据类型为struct A，而不是int。 / p>

因此，当我将a传递到printA时，将执行行a->x，实际上是要求访问a的第一个数据元素。 a的第一个数据元素的数据类型为struct A，由于%d期望的是数字而不是struct A，因此数据类型不匹配。

这里到底发生了什么？

Answer 1

当我创建b时，指向它的指针将指向数据{ {5}, 10 }。

是的，就某种意义上来说，它是类型适当且值正确的C初始化程序的文本。该文本本身不应该从字面上看作为结构的值。

当我将&b强制转换为struct A*时，我向编译器保证 struct A*指向数据类型为单个数据元素的结构

不，不完全是。您正在转换表达式&b的值以键入struct A *。结果指针是否实际指向struct A是一个单独的问题。

相反，我为其提供了指向两个数据结构的指针数据类型struct A，int的元素。

不，不是“相反”。假设struct B的第一个成员是struct A，并且C禁止在结构的第一个成员之前进行填充，则指向struct B的指针也指向一般而言，是struct A（B的第一个成员）。正如@EricPostpischi在注释中观察到的那样，C标准明确指定了您的特定情况下的结果：给定struct B b，将指向b的指针转换为类型struct A *会生成指向{{1}的指针}的第一位成员。b。

即使忽略了第二个变量（因为struct A只有一个数据成员）我仍在为其提供成员数据结构键入struct A，而不是struct A。

int表示形式的前sizeof(struct A)个字节构成其第一个成员struct B的表示形式。后者是前者的成员，除了记忆重叠外，没有其他身体表现。

即使该语言没有明确指定它，鉴于您将变量struct A声明为b，也没有实际理由期望表达式struct B的计算结果为否，那么毫无疑问可以使用右侧指针访问(struct A*)&b == &b.a。

因此，当我向struct A传递a时，将执行行printA，本质上要求访问a->x的第一个数据元素。

是的，这是断言输入a确实指向a的地方。正如您所讨论的，它针对您的情况进行处理。

第一个 struct A的数据元素的数据类型为a，

不。根据定义，struct A是*a。具体来说，是struct A的表示与struct A的表示的开头重叠。如果没有这样的b，则行为将是不确定的，但这不是问题。像每个struct A一样，它具有一个由struct A指定的成员，即x。

这是类型不匹配由于int期望输入数字，而不是%d。

您的意思是期望一个struct A。就是这样。假设行为已定义，这就是表达式int读取的内容，因为这是该表达式的类型。在不同情况下，可能确实无法定义行为，但是在任何情况下，该表达式都不会提供a->x。

这里到底发生了什么？

似乎正在发生的事情是，您正在想象与C实际提供的不同的更高级别的语义。尤其是，您似乎拥有一个作为可区分成员对象列表的结构心理模型，这导致您形成不正确的期望。

也许您更熟悉弱类型语言（例如Perl）或动态类型语言（例如Python），但是C的工作方式有所不同。您不能看C对象，而有用地问“您的类型是什么”？相反，您将通过用于访问它的表达式的静态类型的镜头来查看每个对象。

Answer 2

有关代码为何正确的语言律师解释：

C中的任何指针都可以转换为任何其他指针类型。（C17 6.3.2§7）。
在转换之后是否安全地取消对指向对象的引用取决于：1）类型是否兼容并因此正确对齐，以及2）是否允许使用的各个指针类型进行别名。
在特殊情况下，指向struct类型的指针等效于指向其第一个成员的指针。 C17 6.7.2§15的相关部分说：

指向结构对象的指针，经过适当转换后，指向其初始成员（或者，如果该成员是位字段，则指向它所在的位置），反之亦然。
这表示(struct A*)&b很好。 &b已适当地转换为正确的类型。
因为我们满足C17 6.5§7的要求，所以没有违反“严格别名”：
只能通过具有以下类型之一的左值表达式访问对象的存储值：
- 与对象的有效类型兼容的类型， ...
- 在成员中包括上述类型之一的聚合或联合类型
初始成员的有效类型为struct A。在print函数内部进行的左值访问很好。 struct B也是一个聚合类型，在其成员中包括struct A，因此，无论顶部引用的初始成员规则如何，都不可能严格违反别名。

Answer 3

在这种情况下，C标准中有一条特殊规则。 C 2011 6.7.2.1 15说：

指向经过适当转换的结构对象的指针指向其初始成员（或者，如果该成员是位字段，则指向它所驻留的单元），反之亦然。

将结构指针转换为另一个结构

3 个答案: