何时允许对指针进行类型转换？

Question

我正在准备考试，我收到的一个样题如下：

“以下哪个表达式分配给 new_val（该表达式将替换 HERE）将打印 7？”选择所有适用的：

float m = 7.0
int *a = (int *) &m;

int new_val = HERE;
printf("%d\n", new_val);

(a) *(int *) &m

(b) *a

(c) (int) m

(d) 以上都不是。

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答案只是(c)。

我已经在我自己的机器上运行了这个程序，我发现的结果与答案一致。但是，我想知道有人怎么能得到这个答案？更一般地说，我无法理解有关投射指针的规则。我在 StackOverflow 上阅读了其他几篇文章，这些文章对我没有太大帮助。

我想知道是否有人可以帮助澄清我如何解决与此类似的问题。

Answer 1

但是使用

int new_val = (int)m;

使用int* a = ...忽略在上一行中所做的一切

因此，您只是将原始浮点 m 转换回 int。

编辑 尝试以下方法：

#include "stdio.h"

int main(int argc, char** argv) {
    float m = 7.1;
    int new_val = (int)m;
    printf("%d\n", new_val);

}

Answer 2

解决这个问题的方法是查看每个多项选择答案，并找出陈述的含义。考虑变量的类型。

但是在这种情况下，将 float * 转换为 int * 只是意味着您告诉编译器“您知道这个包含 float 的内存地址？访问该内存就好像它拥有一个 int ”。 ints 和 floats 在内存中的存储方式不同，因此尝试以错误的格式访问它会产生无意义的结果。转换指针不会转换指针指向的数据。

在选项 c 的情况下，请注意您不是在转换指针 - 您是在将 float 转换为 int。这是一个简单的转换。

Answer 3

问题有问题。 C 标准允许 (a)、(b) 和 (c) 中的每一个打印“7”，并且还允许它们中的每一个不打印“7”。

对于 (a)，我们有 int new_val = * (int *) &m;。这里，&m 的类型为 float *，因此这会将 float * 转换为 int *。 C 2018 6.3.2.3 7 告诉我们可以进行这种转换：“指向对象类型的指针可以转换为指向不同对象类型的指针。”但它也“如果结果指针未正确对齐引用类型，则行为未定义。”因此，在float 具有比int 更严格的对齐要求的实现中，该行为未由 C 标准定义，因此允许符合 C 的实现打印“7”并且允许不打印“7” .假设实现成功评估转换而没有对齐问题，然后应用*。这将在下一段中介绍。

在 (b) 中，我们有 int new_val = *a;，其中 a 已初始化为 (int *) &m;。与 (a) 一样，此表达式将 float * 转换为 int *，因此与上述对齐问题发生冲突。但是，再次假设避免了对齐问题，然后它使用指针访问float 对象m，就好像它是一个int。这违反了 C 2018 6.5 7，其中规定“对象的存储值只能由具有以下类型之一的左值表达式访问：”然后继续列出各种选项，其中没有一个允许访问 @987654337 @ 作为int。由于违反了这个“应”要求，C 2018 4 1 告诉我们行为未定义：“如果违反了出现在约束或运行时约束之外的“应”或“不应”要求，则行为未定义。 ”由于 C 标准没有定义行为，因此允许符合要求的实现打印“7”，并且允许不打印“7”。

在(c)中，我们有int new_val = (int) m;，其中m是一个float，值为7。这是一个定义明确的转换，结果是7，所以printf("%d\n", new_val);通常会打印“ 7”（带有换行符）。但是，早期的问题仍然存在：即使对 new_val 进行了正确定义，早期的声明 int *a = (int *) &m; 也会执行可能导致未定义行为的转换。在我们阅读new_val 的定义之前，这可能会导致未定义的行为。因此，与 (a) 和 (b) 一样，符合要求的实现可以打印“7”，也可以不打印“7”。

Answer 4

因为a = (int *)&m，选项（a）和（b）是相同的。在这两种情况下，您都会获取m 的地址，将其转换为int *，然后取消引用它。

（a）和（b）不起作用的原因是&m是指向float（float *）的指针，而不是指向int（int *）的指针。

考虑两个指针，一个是指向Window 的指针，另一个是指向Joystick 的指针。很明显，你不能把它们混在一起，对吧？您不能将指向Window 的指针传递给需要指向Joystick 的指针的函数。您可以强制转换指针，但这不会使 Window 变为 Joystick。

所以指向 float 的指针和指向 int 的指针是不兼容的，如果你将指向 float 的指针转换为指向 int 的指针并尝试取消引用它，你会得到垃圾。

但是 (c) 有效，因为在这里您使用实际的 float 值 m 并要求编译器将该值转换为 int 值。编译器知道如何执行此操作并生成正确的代码。

您可能想知道，如果编译器知道如何将float 转换为int，为什么不能将指向float 的指针转换为指向int 的指针？事实上确实如此；这就是演员的目的。但它转换的是 pointer 而不是 指针指向的东西。