在C ++中将结构指针转换为联合指针

Question

我有一个包含各种struct成员的Union。

union U {
    struct S1 as_s1;
    struct S2 as_s2;
    …
};

如何在C ++中将struct as_s1的指针转换为Union U的指针？

我知道是不是因为这个 ，它可以用C铸造轻松完成。 但是我想使用C ++的Advance类类型转换的功能而不会引起任何错误。

Answer 1

来自标准6.9.2.4。

如果满足以下条件，则两个对象a和b是指针可互换的 ：

1. 它们是同一对象，或者
2. 一个是标准布局联合对象，另一个是该对象的非静态数据成员（12.3），
3. 一个是标准布局类对象，另一个是该对象的第一个非静态数据成员，或者，如果该对象没有非静态数据成员，则是该对象的第一个基类子对象（12.2），或者
4. 存在一个对象c，使得a和c是指针可互换的，而c和b是指针可互换的。

如果两个对象是指针可互换的，则它们具有相同的地址，并且可以通过reinterpret_cast（8.2.10）从指向另一个的指针获得指向一个的指针。

这意味着您可以使用reinterpret_cast将它们彼此转换。 但是，您不能访问错误类型的内存。 例如，以下是定义良好的代码：

#include <iostream>

struct S1 {
  int i;
};

struct S2 {
  short int i;
};

union U {
  struct S1 as_s1;
  struct S2 as_s2;
};

void printUnion(U* u, int type) {
  if (type == 0){
    S1 *s1 = reinterpret_cast<S1*>(u);
    std::cout << s1->i << std::endl;
  } else {
    S2 *s2 = reinterpret_cast<S2*>(u);
    std::cout << s2->i << std::endl;
  }
}

int main() {
  S1 s1{1};
  printData(reinterpret_cast<U*>(&s1), 0);
  S2 s2{2};
  printData(reinterpret_cast<U*>(&s2), 1);
}

但是，如果您给printData一个错误的类型参数，则该行为是不确定的。

在c ++中，很难想象一个需要良好设计的程序将需要强制转换。 在c中，如果您已经需要并集对象，则可能会用它来实现多态（当然那里没有reinterpret_cast）。 虽然通常是用void*完成的。

Answer 2

此类指针转换的正确转换为reinterpret_cast：

#include <stdio.h>

struct S1 {
  int x,y;
};

struct S2 {
  double a,b;
};

union U {
  struct S1 as_s1;
  struct S2 as_s2;
};

int main() {

  struct S1 mys1;

  union U *uptr  = reinterpret_cast<union U*>(&mys1);
  uptr->as_s1.x = 42;
  printf("%d\n",mys1.x);

  return 0;
}

请注意，在本示例中，由于sizeof(struct S1) < sizeof(struct S2) ，并且您仅分配了S1大小的足够内存，因此，如果尝试在uptr->as_s1.b上执行任何操作，则会破坏堆栈。