将指向结构的指针转换为具有较少字段的另一种结构类型

Question

基本问题

我遇到了一个棘手的情况，需要获取一个指向结构 mainset 的指针并将其转换为一个指向结构 subset 的指针，其字段是mainset，从第一个开始。 well-defined 这种行为可能吗？我意识到这是一件非常糟糕的事情，但我有充分且令人沮丧的理由去做[在底部为耐心的读者解释]。

我尝试一个实现似乎工作，在 OS X 上使用 clang 编译器：

#include <iostream>

struct mainset {
    size_t size;
    uint32_t reflex_size;
};

struct subset {
    size_t size;
};

using namespace std;
int main(int argc, char *argv[]) {
    mainset test = {1, 1};
    subset* stest = reinterpret_cast<subset*>(&test);
    std::cout << stest->size << std::endl;
}

如我所料，输出确实是1。但是，我想知道：我只是幸运地使用了特定的编译器和一个简单的案例（实际上我的结构更复杂），还是这通常会起作用？

此外，一个 follow-up 问题：由于其他烦人的原因，我担心我可能需要制作更大的结构

struct mainset {
    uint32_t reflex_size;
    size_t size;
};

相反，额外的字段位于前面。我的实施可以扩展到这种情况下吗？我尝试用 &test+sizeof(test.reflex_size) 替换 &test 但这没有用； cout 语句的输出为 0。

解释为什么我必须这样做

我的项目使用线性代数的 GSL 库。该库使用

形式的结构

struct gsl_block {
   size_t size;
   double* data;
}

和类似的结构，如 gsl_vector 和 gsl_matrix。因此，我将这些结构用作我的 C++ 类的成员；没问题。然而，我的项目最近需要的一个功能是使用 Reflex 工具（ROOT 生态系统的一部分）启用对我的类的反射。要在 Reflex 中为这样的结构启用反射，我必须添加一个注释，如

struct gsl_block {
   size_t size;
   double* data; //[size]
}

这个注解告诉 Reflex 数组的长度是由同一个结构体的字段 size 提供的。通常情况下，但 Reflex 和 ROOT 有一个非常不幸的限制：长度字段必须是 32 位。得知此限制不会很快修复，并且没有 time/resources 自行修复，我正在寻找解决方法。我的想法是以某种方式在更大的结构中嵌入结构 bit-compatible 和 gsl_block：

struct extended_gsl_block {
   size_t size;
   double* data; //[reflex_size]
   uint32_t reflex_size;
}

以及 gsl_vector 和 gsl_matrix 的类似内容；我可以确保 reflex_size 和 size 始终相等（都不大于 ~50）并且 Reflex 将能够正确解析此 header（我希望；如果 reflex_size 需要在 data 之前，因为需要一些更困难的字段）。由于 GSL 例程使用指向这些结构的指针，我的想法是：给定一个指针 extended_gsl_block*，以某种方式获得一个指向字段 size 和 data 以及 reinterpret_cast 的指针进入 gsl_block*.

Answer 1

你走运了。

您展示的类符合标准布局类型的要求。

您可以在此处阅读更多内容：

http://en.cppreference.com/w/cpp/language/data_members#Standard_layout

您可以在编译器中测试这个前提：

static_assert(std::is_standard_layout<gsl_block>::value, "not a standard layout");

将指向结构的指针转换为具有较少字段的另一种结构类型

Casting a pointer to a struct into another struct type with a smaller number of fields

c++

reflection

struct

pointers

reinterpret-cast