是否值得更改 C 声明以增加类型安全？

Question

我想知道为了设置特定类型而重写标题声明是否合理或值得。优先于 void * 之类的东西，它不会增加类型安全性。

例如，如果您有一个通用存储函数，它将传感器读数添加到循环缓冲区：

int add_reading(void *);

为了通用，函数必须定义为 void *。但是，在头文件中，您可以将函数声明为：

int add_reading(my_reading_t *);

这将在 void 指针上增加一定程度的类型安全性。在通用标头中，您可以使用默认为 void 的 #define 设置类型。因此可以在#include 之前定义覆盖类型。

这似乎是一种不必要的 hack，但是对于不透明指针也可以这样争论——使用 opaque_type_t * 而不是 void *。但这至少是定义的行为。我想知道这种类型的混乱是否会调用 UB（未定义的行为）？

Answer 1

用int add_reading(void *) 声明的函数与用int add_reading(my_reading_t *) 定义的函数不兼容。根据 C 2018 6.5.2.2 9，C 标准不会定义使用用前者声明的标识符（或具有该类型的其他函数指示符）调用用后者定义的函数的行为：

如果函数定义的类型与表示被调用函数的表达式所指向的（表达式的）类型不兼容，则行为未定义。

每 6.7.6.1 2：

对于要兼容的两个指针类型，两者都应具有相同的限定，并且都应是指向兼容类型的指针。

显然，参数类型void * 和my_reading_t * 不是指向兼容类型的指针（假设my_reading_t 是结构类型，不是void 的别名）。

每 6.7.6.3 15：

为了让两个函数类型兼容，……对应的参数应该有兼容的类型……

Answer 2

你的提议看起来是个坏主意。如果你想提升类型安全，如果你尝试传入错误的类型，它就无法编译，你可以尝试使用 C11 的_Generic。

int add_reading (void *);
#define ADD_READING_HELPER(X) _Generic((X), \
    my_reader_t *: add_reading((X)) \
)

int main(void) {
    my_reader_t good;
    printf("%d\n", ADD_READING_HELPER(&good)); // works because _Generic has a rule for dealing with (my_reader_t *)
    int bad;
    printf("%d\n", ADD_READING_HELPER(&bad)); // fails to compile because the _Generic does not have a rule for dealing with (int *)
}

int add_reading (void *arg) {
    // whatever the function does
}

基本上_Generic 允许您根据传递给它的表达式的控制类型执行不同的操作，这一切都在编译时确定。我们在这里所做的是为my_reader_t * 创建一个规则，但没有其他类型，因此尝试将my_reader_t * 以外的任何内容传递给_Generic 将阻止程序编译，因为它没有任何规则如何处理该类型。