c++ - 在 C : Will alignment break my neck? 中伪造继承

Question

我有一个 C 结构，用于各种 C 和 C++ 代码(通过 extern "C")。

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

  typedef struct A A;
  struct A {
    /*some members*/
  };

#ifdef __cplusplus
}
#endif

分配、初始化和释放是由我控制的独立成员函数完成的，但我不控制对成员的访问，因为它们可以在任何地方访问。

问题是，我无法更改整个系统中大量使用的 header 中struct 的定义，但我仍然想扩展类型并添加一些成员。由于这必须编译为 C++ 和 C，我不能简单地创建派生类型 struct B : public A。所以我的想法是将这种类型添加到 cpp 文件中:

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

  typedef struct B B;
  struct B {
    A parent; // <---- public inheritance
    /*some members*/
  };

#ifdef __cplusplus
}
#endif

现在，我可以修改 cpp 文件中的所有函数，但我仍然必须在编译单元之外分发和接受 A*，因为没有人知道 B 是什么.

所以，我想知道是否有一种理智且定义明确的方法可以做到这一点。我可以简单地将我的 B* 转换为 A*s 并返回，还是我必须显式转换它们:

A* static_cast_A(B* b) {
  return &(b->parent);
}
B* static_cast_B(A* a) {
  B* const b = 0;
  unsigned const ptrdiff = (unsigned)((void*)(&(b->parent)));
  return (B*)(((void*)a)-ptrdiff);
}

这还有什么问题吗？还是我应该完全不同地做？

Answer 1

只要您不在struct B 中引入虚表(通过添加虚方法或析构函数)，并且该结构的parent 成员是第一个元素, 然后将 B 大小写为 A 是安全的。

将 A 转换为 B 也是安全的，但前提是原始指针实际上指向 B 而不是其他东西，显然，只像 A 结构本身。

如果 parent 不是结构 B 的第一个成员，您将不得不使用 container_of 宏，如 Linux 内核所示，例如。它消除了成员指针偏移量(即可以找到一些很好的解释 here )。

此外，默认情况下，两个结构将具有相同的对齐方式。如果您调整其中一个结构对齐方式，我不确定编译器如何将 A 放入 B 中。我想这取决于编译器，但应该很容易弄清楚。

如果 B 有一个虚拟表，您必须了解编译器内部知识才能正确转换指针。例如，x86_64 上的 GCC 添加了 8 个字节的偏移量，因此您必须在转换时手动偏移它。但这在虚拟继承(虚拟基类)的情况下不起作用，要解决你必须诉诸于使用 RTTI 等......但这超出了你的问题范围，我建议你不要往那边走。

希望对您有所帮助。