C語言結構體強制轉換的方法

這篇文章主要講解了“C語言結構體強制轉換的方法”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C語言結構體強制轉換的方法”吧！

在C語言中，結構體無法用以下方式強制轉換：

Struct_B b;
Struct_A a = (Struct_A)b;

但可以使用指針間接轉換：

Struct_B *b;
Struct_A *a = (Struct_A *)b;

很明顯，這樣強行給指針賦值，容易出現異常。讓我們來做一下測試。

先定義4個結構體

typedef struct {
    int array[4];
}Struct_A;

typedef struct {
    int *ptr_b;
} Struct_B;

typedef struct {
    int int1;
    int int_array1[2];
    float float_array2[2];
}Struct_C;

typedef struct{
    char char1;
    char char_array[2];
}Struct_D;

然后進行轉換測試

void main(){
    //先對定義Struct_A變量a
    Struct_A *a = malloc(sizeof(Struct_A));
    if(a==NULL){return;};
    int temp_a[4] = {0,1,2,3};
    memcpy(a->array, &temp_a, 4*sizeof(int));
    
    //將指針a賦值給b, c, d
    Struct_B *b = (Struct_B *)a;
    Struct_C *c = (Struct_C *)a;
    Struct_D *d = (Struct_D *)a;

    //打印一些重要的長度作為參考
    printf("The system bits is %d\n", __WORDSIZE);
    printf("The Size of int: %d Byte\nThe Size of int poniter: %d Byte\n", sizeof(int), sizeof(int*));
    printf("The Size of float: %d Byte\n", sizeof(float));
    printf("The Size of char: %d Byte\nThe Size of char pointer: %d Byte\n", sizeof(char),  sizeof(char*));

    //打印賦值結果
    print_all_struct(a,b,c,d);
    printf_a(a);
    printf_b(b);
    printf_c(c);
    printf_d(d);
    return;
}

輸出（注釋為后期添加）為：

The system bits is 64
The Size of int: 4 Byte     #64 位系統int占4個字節
The Size of int poniter: 8 Byte     #64 位系統指針占8字節
The Size of float: 4 Byte   #64 位系統float占4字節
The Size of char: 1 Byte    #64 位系統char占1個字節
The Size of char pointer: 8 Byte     #64 位系統指針占8字節

Show points    #四個結構體的指針相等，說明指針賦值成功
 ------------------------------------------------------------------------
|Pointer of a     |Pointer of b     |Pointer of c     |Pointer of d     |
 ------------------------------------------------------------------------
|0x5555555592a0   |0x5555555592a0   |0x5555555592a0   |0x5555555592a0   |
 ------------------------------------------------------------------------
Struct_A:    #包含一個數組array[4]
0x5555555592a0: a->array[0] = 0    #結構體中第1個元素(array)起始地址與結構體指針(a)相等
0x5555555592a4: a->array[1] = 1    #結構體指針(a)+int長度(4字節) 得array中第2個元素地址
0x5555555592a8: a->array[2] = 2    #結構體指針(a)+int長度(4字節)*2 得array中第3個元素地址
0x5555555592ac: a->array[3] = 3

Struct_B:    #包含一個int指針ptr_b
&(b->ptr_b): 0x5555555592a0    #結構體中第1個元素int指針ptr_b的 地址 等于結構體指針(b)
b->ptr_b: 0x100000000   #是地址相等，而不是值相等，要注意區分。沒有為指針ptr_b分配內存，故地址為0x100000000

Struct_C:
0x5555555592a0: c->int1: 0    #第1個元素地址等于指針c，該地址有值，元素類型與內存的值中一致，"賦值"成功
0x5555555592a4: c->int_array1[0]: 1    #指針c+int長度(4字節)得到元素 c->int_array1[0]的地址，該地址有值，值類型與內存的值中一致，"賦值"成功
0x5555555592a8: c->int_array1[1]: 2    #指針c+int長度(4字節)*2剛好是 c->int_array1[1]的起始地址，該地址有值，值類型與內存的值中一致，"賦值"成功
0x5555555592ac: c->float_array2[0]: 0.000000  #地址有值，但類型不是float，”賦值“失敗
0x5555555592b0: c->float_array2[1]: 0.000000  #這個地址沒有值，float默認值為0.000000

Struct_D:
0x5555555592a0: d->char1: (null)    #第1個元素地址等于指針d, 但值的類型與內存中不同，”賦值“失敗
0x5555555592a1: d->char_array[0]: (null)    #值的類型不同，導致長度不同，得到的地址中無值
0x5555555592a2: d->char_array[1]: (null)    #同上

我們先來看輸出結果的圖解：

從上面的結果我們可以得出幾個結論:

1. 結構體指針等于第一個元素的起始地址

如果第一個元素是指針p，請注意是指針變量的地址&p，而不是指針本身p

2. 結構體內的元素在內存中順序排列，賦值時也是順序”賦值“。滿足兩個條件即可”賦值“成功：

• 元素起始地址上有值

• 元素類型與內存中的值類型一致

嚴格來說其實并不是賦值，而是指定了結構體的起始地址，根據元素的長度可以順序得到各個元素的地址，如果元素地址上有值，且元素類型與內存中的值一致，則可以直接使用，否則無法使用，自動轉為默認值。

補充： 到這里有的讀者可能會問，內存中并沒有存儲數據類型，為什么筆者一直在強調元素類型與內存中的值類型是否一致呢？

原因是不同類型的值在內存中的編碼存儲方式不一樣，一個按int編碼值是無法按float方式直接讀取的。詳細原理此處不再贅述。

最后附上完整代碼

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <bits/wordsize.h>

typedef struct {
    int array[4];
}Struct_A;

typedef struct {
    int *ptr_b;
} Struct_B;

typedef struct {
    int int1;
    int int_array1[2];
    float float_array2[2];
}Struct_C;

typedef struct{
    char char1;
    char char_array[2];
}Struct_D;

void printf_a(Struct_A *a){
    printf("Struct_A:\n");
    for(int i=0; i<4; i++){
        printf("%p: a->array[%d] = %d\n", &((a->array)[i]), i, (a->array)[i]);
    }
}

void printf_b(Struct_B *b){
    printf("Struct_B:\n");
    printf("&(b->ptr_b): %p\n",&(b->ptr_b));
    printf("b->ptr_b: %p\n", b->ptr_b); 
}

void printf_c(Struct_C *c){
    printf("Struct_C:\n");
    printf("%p: c->int1: %d\n", &(c->int1), c->int1);
    printf("%p: c->int_array1[0]: %d\n", &(c->int_array1[0]), c->int_array1[0]);
    printf("%p: c->int_array1[1]: %d\n", &(c->int_array1[1]), c->int_array1[1]);   
    printf("%p: c->float_array2[0]: %f\n", &(c->float_array2[0]), c->float_array2[0]);  
    printf("%p: c->float_array2[1]: %f\n", &(c->float_array2[1]), c->float_array2[1]);   
}

void printf_d(Struct_D *d){
    printf("Struct_D:\n");
    printf("%p: d->char1: %s\n", &(d->char1), d->char1);
    printf("%p: d->char_array[0]: %s\n", &(d->char_array[0]), d->char_array[0]);
    printf("%p: d->char_array[1]: %s\n", &(d->char_array[1]), d->char_array[1]);    
}

void print_all_struct(Struct_A *a, Struct_B *b, Struct_C *c, Struct_D *d){
    printf("Show points\n");
    printf(" -----------------------------------------------------------------------\n");
    printf("|Pointer of a     |Pointer of b     |Pointer of c     |Pointer of d     |\n");
    printf(" -----------------------------------------------------------------------\n");
    printf("|%p   |%p   |%p   |%p   |\n", a, b, c, d);
    printf(" -----------------------------------------------------------------------\n");  
}

void main(){
    Struct_A *a = malloc(sizeof(Struct_A));
    if(a==NULL){return;};
    int temp_a[4] = {0,1,2,3};
    memcpy(a->array, &temp_a, 4*sizeof(int));

    Struct_B *b = (Struct_B *)a;
    Struct_C *c = (Struct_C *)a;
    Struct_D *d = (Struct_D *)a;

    printf("The system bits is %d\n", __WORDSIZE);
    printf("The Size of int: %d Byte\nThe Size of int poniter: %d Byte\n", sizeof(int), sizeof(int*)); 
    printf("The Size of float:%d\n",sizeof(float));
    printf("The Size of char: %d Byte\nThe Size of char pointer: %d Byte\n", sizeof(char),  sizeof(char*));
    print_all_struct(a,b,c,d);

    printf_a(a);
    printf_b(b);
    printf_c(c);
    printf_d(d);
    return;
}

感謝各位的閱讀，以上就是“C語言結構體強制轉換的方法”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C語言結構體強制轉換的方法這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！