在C中类型转换更大或更小的结构

Question

我在C程序中有两个结构：SmallStructABC和BigStructXYZ

我俩都有几个成员。 SmallStructABC的所有10个成员与BigStructXYZ的前10个成员完全相同。 BigStructXYZ还有50个其他成员。

可以将这两个结构彼此类型转换吗？

SmallStructABC *i = (BigStructXYZ*)j;
BigStructXYZ   *a = (SmallStructABC*)b; 

类型转换后，我只能访问前10个（普通）成员。

我编写了C程序，并在我的机器上正常工作。 只是想确认我是否需要处理所有极端情况（对齐，无效读取，非gcc编译等）。

编辑：问：为什么我想做这样的事情？

答：BigStructXYZ的大小非常大（例如50KB），并且包含一些标头（键，映射等）。 我先压缩这些数据，然后再通过网络发送。 我保留标头（在我们的示例中为SmallStructABC）。 通过类型转换，可以在需要时从标题访问这些键。

Answer 1

不，这不是一个好主意。 更好的方法是将类型转换指针键入结构并通过指针对其进行操作：

void DoSomething(Small *thing) {
    // ...
}

int main() {
    Big big = {0};
    Small small = {0};

    Small *p0 = (Small*)&big;
    Small *p1 = &small;

    DoSomething(p0);
    DoSomething(p1);

    return 0;
}

另一种更安全的设计是用Small来定义Big ：

typedef struct Small {
    int foo;
};
typedef struct Big {
    Small small;
    int y;
};

Answer 2

上面的代码无法编译。 j已经是BigStructXYZ，并且您是要将其强制转换为SmallStructABC吗？

无论如何，您要尝试做的都是一个坏主意。 最好将SmallStructXYZ作为BigStructXYZ内的第一个字段并按以下方式工作：

SmallStructABC i = j.smallStruct;
BigStructXYZ a = { b };

Answer 3

我可以想到无法保证无法解决这些问题的情况，但是在大多数情况下，在大多数平台上都可以。 我想到的是对齐应该由结构的最大成员决定，因此，如果较大结构中有64位成员或其他内容，则可能会影响对齐前几个成员。 很抱歉，我目前没有更可靠的消息来源或更清晰的解释。

在我自己的代码中，我希望将标头直接嵌入到较大的结构中，如Frank Kreuger的答案中所述，并使用bigStruct.header.someMember类型的接口来避免任何类型的转换和对齐困难。

Answer 4

是的，你可以做到。 SmallStructABC在内存中的位置将与BigStructXYZ的第一部分完全相同。

我将此与工会一起使用。 系统接收有效负载，它可能是标头或标头+数据。

我这样写联合：

union HeaderOrHeaderData
{
    SmallStructABC header;
    BigStructXYZ headerData;
};

HeaderOrHeaderData* ptr = (HeaderOrHeaderData*) data_ptr;

这种方法比直接强制转换的优势在于，可能会（错误地）错误结构的指针（实际上指向小结构）并在指向大结构时使用它。

如果您始终使用工会，您将三思。

我尝试了几种编译器，操作系统和平台形式的解决方案。 它在任何时候都可以正常工作。