在C中類型轉換更大或更小的結構

Question

我在C程序中有兩個結構：SmallStructABC和BigStructXYZ

我倆都有幾個成員。 SmallStructABC的所有10個成員與BigStructXYZ的前10個成員完全相同。 BigStructXYZ還有50個其他成員。

可以將這兩個結構彼此類型轉換嗎？

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

類型轉換后，我只能訪問前10個（普通）成員。

我編寫了C程序，並在我的機器上正常工作。 只是想確認我是否需要處理所有極端情況（對齊，無效讀取，非gcc編譯等）。

編輯：問：為什么我想做這樣的事情？

答：BigStructXYZ的大小非常大（例如50KB），並且包含一些標頭（鍵，映射等）。 我先壓縮這些數據，然后再通過網絡發送。 我保留標頭（在我們的示例中為SmallStructABC）。 通過類型轉換，可以在需要時從標題訪問這些鍵。

Answer 1

不，這不是一個好主意。 更好的方法是將類型轉換指針鍵入結構並通過指針對其進行操作：

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;
}

另一種更安全的設計是用Small來定義Big ：

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

Answer 2

上面的代碼無法編譯。 j已經是BigStructXYZ，並且您是要將其強制轉換為SmallStructABC嗎？

無論如何，您要嘗試做的都是一個壞主意。 最好將SmallStructXYZ作為BigStructXYZ內的第一個字段並按以下方式工作：

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

Answer 3

我可以想到無法保證無法解決這些問題的情況，但是在大多數情況下，在大多數平台上都可以。 我想到的是對齊應該由結構的最大成員決定，因此，如果較大結構中有64位成員或其他內容，則可能會影響對齊前幾個成員。 很抱歉，我目前沒有更可靠的消息來源或更清晰的解釋。

在我自己的代碼中，我希望將標頭直接嵌入到較大的結構中，如Frank Kreuger的答案中所述，並使用bigStruct.header.someMember類型的接口來避免任何類型的轉換和對齊困難。

Answer 4

是的，你可以做到。 SmallStructABC在內存中的位置將與BigStructXYZ的第一部分完全相同。

我將此與工會一起使用。 系統接收有效負載，它可能是標頭或標頭+數據。

我這樣寫聯合：

union HeaderOrHeaderData
{
    SmallStructABC header;
    BigStructXYZ headerData;
};

HeaderOrHeaderData* ptr = (HeaderOrHeaderData*) data_ptr;

這種方法比直接強制轉換的優勢在於，可能會（錯誤地）錯誤結構的指針（實際上指向小結構）並在指向大結構時使用它。

如果您始終使用工會，您將三思。

我嘗試了幾種編譯器，操作系統和平台形式的解決方案。 它在任何時候都可以正常工作。