编译时检查 C 中的多态类型？

Question

多态结构在 C 中很常见，但通常涉及允许意外转换不兼容结构的显式转换。

struct ID {
    char name[32];
};

struct IntID {
    struct ID id_base;
    int value;
}
struct FloatID {
    struct ID id_base;
    float value;
}

void id_name_set(ID *id, const char *name)
{
    strlcpy(id->name, name, sizeof(id->name));
}

/* macro that happens to use 'id_name_set', this is a bit contrived */
#define ID_NAME_SET_AND_VALUE(id, name, val) \
    do { \
        id_name_set((ID *)id, name); \
        id->value = val; \
    } while(0)

void func(void)
{
    struct { int value; } not_an_id;

    /* this can crash because NotID doesn't have an ID as its first member */
    ID_NAME_SET_AND_VALUE(not_an_id, "name", 10);
}

这里的问题是我们无法针对单个类型检查宏中的 id 参数，因为它可能是 ID 或任何带有 ID作为它的第一个成员。

我见过的很多代码都简单地强制转换为结构体，但似乎有更可靠的方法是可能的。

有没有办法在编译时检查？

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请注意，出于这个问题的目的，我们可以假设所有结构都对它们继承的结构使用相同的成员名称。

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请注意，我希望能够使用这样的东西......

#  define CHECK_TYPE_POLYMORPHIC(val, member, struct_name) \
    (void)(_Generic((*(val)), \
        /* base-struct */  struct_name: 0, \
        /* sub-struct */   default: (_Generic(((val)->member), struct_name: 0))))

/* --- snip --- */
/* check that `var` is an `ID`, or `var->id_base` is */
CHECK_TYPE_POLYMORPHIC(var, id_base, ID);

...但是对于 default 情况下的 ID 类型，这会失败 - 因为它们没有 id 成员。

到目前为止，我发现这样做的唯一方法是针对所有结构的完整列表进行类型检查，这在某些情况下并不理想(可能有很多 - 或者在本地定义，因此宏不知道，参见:Compile time check against multiple types in C? )。

Answer 1

你不应该使用强制转换。类型转换假设您知道自己在做什么，并且在最坏的情况下会导致未定义的行为。您必须依赖这样一个事实，即您感兴趣的类型都具有同名的 struct ID 字段。

然后，在您实际拥有 do-while 类函数宏的情况下，您可以轻松放置一个辅助变量:

#define ID_NAME_SET_AND_VALUE(id, name, val) \
    do {                                     \
        ID* _id = &((id)->id_base));         \
        id_name_set(_id, (name));            \
        _id->value = (val);                  \
    } while(0)

如果一切顺利，这是一个 nop，否则就是违反约束并中止编译。

在无法放置变量的上下文中，您可以使用复合文字，例如

 (ID*){ &((id)->id_base)) }