误碰键盘导致代码错误怎么办？结构体中指针类型了解一下

一、前言

昨天在编译代码的时候，之前一直OK的一个地方，却突然出现了好几个 Warning！

本着强迫症要消灭一切警告的做法，最终定位到：是结构体内部， 指向结构体类型的指针成员变量导致的问题。

这个问题，也许永远不会碰到，之所以被我赶上了，应该是因为某个时候手贱， 误碰了键盘导致。

下面一一道来。

PS： 我的测试环境是 Ubuntu16．04－64，编译器使用系统自带的 gcc－5．4．0。

二、问题描述

 1． 正常的代码

比较简单：结构体 struct ＿Data2＿ 的第 2 个成员变量是一个指针，指向的数据类型是结构体 struct ＿Data1＿。

typedef struct ＿Data1＿
｛
   int a；
｝Data1；
typedef struct ＿Data2＿
｛
   int b；
   struct ＿Data1＿ ＊next；
｝Data2；
int main（）
｛
   Data1 d1 ＝ ｛1｝；
   Data2 d2 ＝ ｛2， ＆d1｝；
   printf（＂d1 ＝ ％p ＂， ＆d1）；
   printf（＂d2 ＝ ％p ＂， ＆d2）；
｝

编译、执行，都没有问题：

＄ gcc main．c －m32  －o main
＄ ．／main
d1 ＝ 0xffdc72f0
d2 ＝ 0xffdc72f4
2． 错误的代码

现在我们来模拟误碰键盘操作，把 struct ＿Data2＿ 中 next 成员指向的数据类型，改为一个 不存在的结构体：

typedef struct ＿Data2＿
｛
   int b；
   struct ＿Data3＿ ＊next；
｝Data2；

在测试代码中，struct ＿Data3＿  肯定是不存在的。

好了，现在执行编译指令 gcc main．c －m32  －o main，将会得到什么结果？

可以停下来稍微 思考一下。

我之前的预期是：gcc 会 报错，找不到 struct ＿Data3＿ 这个类型。

实际情况是：

＄ gcc main．c －m32  －o main －I．／
main．c： In function ‘main’：
main．c：18：20： warning： initialization from incompatible pointer type ［－Wincompatible－pointer－types］
    Data2 d2 ＝ ｛2， ＆d1｝；
                   ＾
main．c：18：20： note： （near initialization for ‘d2．next’）
＄ ．／main
d1 ＝ 0xffd8ee70
d2 ＝ 0xffd8ee74

好神奇吧， gcc 居然不报错！那么我们就按照 gcc 的方式来理解一下。

我们知道，编译器在遇到一个结构体类型的时候，最重要的就是需要知道结构体类型 所占据的内存空间的大小。

gcc 在遇到 struct ＿Data2＿ 这个字符串时，判断出它是一个用户自定义的数据类型：结构体 ＿Data2。

gcc 继续读取结构体内部的每一个字符，在读取到 ＊next 时，知道它是一个 指针。

此时它并并没确认该指针所指向的数据类型是否存在，它只是为 next 保留了  4 个字节的内存空间（32位系统）。

然后 gcc 在解析 Data2 d2 ＝ ｛2， ＆d1｝； 这一行时，就发现 类型不匹配了：data2 的 next 需要的是 struct ＿Data3＿ 类型的指针，但是赋值的 d1 是 struct ＿Data1＿ 类型，于是给出警告信息。

我们用其他的编译器试一下：

（1） clang

＄ clang main．c －m32  －o main －I．／
main．c：18：20： warning： incompatible pointer types initializing ＇struct ＿Data3＿ ＊＇ with an expression of type ＇Data1 ＊＇
     （aka ＇struct ＿Data1＿ ＊＇） ［－Wincompatible－pointer－types］
   Data2 d2 ＝ ｛2， ＆d1｝；
                  ＾～～
1 warning generated．
＄ ．／main
d1 ＝ 0xffb1b3a0
d2 ＝ 0xffb1b398

（2） g＋＋

＄ g＋＋ main．c －m32  －o main －I．／
main．c： In function ‘int main（）’：
main．c：18：23： error： cannot convert ‘Data1＊ ｛aka ＿Data1＿＊｝’ to ‘＿Data3＿＊’ in initialization
    Data2 d2 ＝ ｛2， ＆d1｝；

看起来，只有 g＋＋ 进一步确认了 ＿Data3＿ 这个结构体类型不存在！

三、把类型改为 void 指针类型

把 struct ＿Data2＿ 中的 next 成员，改为 指向 void 型的指针，然后在 main 函数中操作它。

typedef struct ＿Data1＿
｛
   int a；
｝Data1；
typedef struct ＿Data2＿
｛
   int b；
   void ＊next；
｝Data2；
int main（）
｛
   Data1 d1 ＝ ｛1｝；    
   Data2 d2 ＝ ｛2， ＆d1｝；
   Data1 ＊dn ＝ d2．next；
   printf（＂dn－＞a ＝ ％d ＂， dn－＞a）；
｝

编译、执行：

＄ gcc main．c －m32  －o main －I．／
＄ ．／main
dn－＞a ＝ 1

可以看到：Data1 ＊dn ＝ d2．next； 这一行把指向 void 型的 d2．next 赋值给指向Data1型的指针变量 dn，然后在 printf 语句中可以正确地打印出dn中的成员变量a。

这又回到了指针的本质： 指针就是一个地址，至于如何来解释这个地址中的内容，这是由定义这个指针时所指定的数据类型来决定的

结合代码来看：虽然d2．next是一个 void 型指针，但是它的确存储了一个 地址（变量 d1 的地址）。然后把这个地址赋值给dn 指针，那么通过dn指针来操作该地址内的成员时，就取决于在定义dn时所指定的数据类型（Data1），因此 dn－＞a 就可以正确的从这个地址中取出前 4 个字节，然后作为一个int型的数据打印出来。

以上代码，如果使用clang来编译，结果也是正确的。

用g＋＋编译，继续报错：

＄ g＋＋ main．c －m32  －o main －I．／
main．c： In function ‘int main（）’：
main．c：23：20： error： invalid conversion from ‘void＊’ to ‘Data1＊ ｛aka ＿Data1＿＊｝’ ［－fpermissive］
    Data1 ＊dn ＝ d2．next；

如果想让这个错误消除掉，在指针赋值时， 强制转换一下即可（把void型指针强转成Data1型指针，然后再赋值）：

Data1 ＊dn ＝ （Data1 ＊）d2．next；

四、总结

这里描述的错误，几乎很少遇到，除非是像我一样误碰了键盘。

不过，从中我们也看到了一个现象：gcc编译器在面对结构体时，主要关心的是结构体在内存空间中所占用的空间大小，对其内部指向结构体类型的指针，并没有严格的检查是否存在，g＋＋ 在这一点就做的严谨一些了。