将一个结构指针转换为另一个 - C

Question

请考虑以下代码。

enum type {CONS, ATOM, FUNC, LAMBDA};

typedef struct{
  enum type type;
} object;

typedef struct {
  enum type type;
  object *car;
  object *cdr;
} cons_object;

object *cons (object *first, object *second) {
  cons_object *ptr = (cons_object *) malloc (sizeof (cons_object));
  ptr->type = CONS;
  ptr->car = first;
  ptr->cdr = second;
  return (object *) ptr;
}

在cons函数中，变量ptr的类型是cons_object*。但是在返回值中它被转换为object*类型。

1. 我想知道这怎么可能，因为 cons_object 和 object 是不同的结构。
2. 这样做有什么问题吗？

任何想法!

Answer 1

这很好，并且是在 C 中实现“面向对象”的相当普遍的技术。因为 struct 的内存布局在 C 中定义明确，只要两个对象共享相同的布局，那么您可以安全地在它们之间转换指针。也就是说，type 成员的偏移量在 object 结构中与在 cons_object 结构中相同。

在这种情况下，type 成员告诉 API object 是 cons_object 还是 foo_object 或者一些其他类型的对象，所以你可能会看到这样的东西:

void traverse(object *obj)
{
    if (obj->type == CONS) {
        cons_object *cons = (cons_object *)obj;
        traverse(cons->car);
        traverse(cons->cdr);
    } else if (obj->type == FOO) {
        foo_object *foo = (foo_object *)obj;
        traverse_foo(foo);
    } else ... etc
}

更常见的是，我似乎将“父”类定义为“子”类的第一个成员的实现，如下所示:

typedef struct {
    enum type type;
} object;

typedef struct {
    object parent;

    object *car;
    object *cdr;
} cons_object;

这在很大程度上以相同的方式工作，除了您有一个强有力的保证，即子“类”的内存布局将与父类相同。也就是说，如果您将一个成员添加到“基础”对象，它会自动被子项拾取，您无需手动确保所有结构都同步。