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c语言中cast结构的分段错误

segmentation-fault struct oop c

anon · 技术社区 · 6 年前

尝试封装结构成员(以类似的方式 this 问题),我创建了下面的代码。

在下面的代码中,我有一个c-struct,它包含访问被隐藏的结构成员的方法(通过强制转换成一个结构,否则相同,但没有隐藏的属性)

#include <stdio.h>

typedef struct class {
    int publicValue;
    int (*getPV)();
    void (*setPV)(int newPV);
} class;

typedef struct classSource {
    int publicValue;
    int apv;
    int (*getPV)();
    void (*setPV)(int newPV);
    int PV;
} classSource;

class class_init() {
    classSource cs;
    cs.publicValue = 15;
    cs.PV = 8;
    int class_getPV() {
        return cs.PV;
    };
    void class_setPV(int x) {
        cs.PV = x;
    };
    cs.getPV = class_getPV;
    cs.setPV = class_setPV;
    class *c = (class*)(&cs);
    return *c;
}


int main(int argc, const char * argv[]) {
    class c = class_init();
    c.setPV(3452);
    printf("%d", c.publicValue);
    printf("%d", c.getPV());
    return 0;
}

当我运行这个,我得到一个分割错误。但是,我注意到,如果我注释掉某些代码行,它(似乎)工作正常:

#include <stdio.h>

typedef struct class {
    int publicValue;
    int (*getPV)();
    void (*setPV)(int newPV);
} class;

typedef struct classSource {
    int publicValue;
    int apv;
    int (*getPV)();
    void (*setPV)(int newPV);
    int PV;
} classSource;

class class_init() {
    classSource cs;
    cs.publicValue = 15;
    cs.PV = 8;
    int class_getPV() {
        return cs.PV;
    };
    void class_setPV(int x) {
        cs.PV = x;
    };
    cs.getPV = class_getPV;
    cs.setPV = class_setPV;
    class *c = (class*)(&cs);
    return *c;
}


int main(int argc, const char * argv[]) {
    class c = class_init();
    c.setPV(3452);
    //printf("%d", c.publicValue);
    printf("%d", c.getPV());
    return 0;
}

我认为这可能与使用初始值设定项向结构中添加getter和setter方法有关,因为这些方法可能会覆盖内存。

我所做的是没有定义的行为吗?有办法解决这个问题吗?

编辑: 借助下面的答案,我重新编写了代码。如果有人想看到实现,下面是修改后的代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct {
    int pub;
} class;

typedef struct {
    class public;
    int PV;
} classSource;

int class_getPV(class *c) {
    return ((classSource*)c)->PV;
}

void class_setPV(class *c, int newPV) {
    ((classSource*)c)->PV = newPV;
}

class *class_init() {
    classSource *cs = malloc(sizeof(*cs));
    if((void*)cs == (void*)NULL) {
        printf("Error: malloc failed to allocate memory");
        exit(1);
    }
    cs->public.pub = 10;
    cs->PV = 8;
    return &(cs->public);
}

int main() {
    class *c = class_init();
    class_setPV(c,4524);
    printf("%d\n",class_getPV(c));
    printf("%d\n",c->pub);

    free(c);
    return 0;
}

1 回复 | 直到 6 年前

melpomene 6 年前

代码中至少有三个独立的问题。

你实际上没有 结构相同,但没有隐藏属性 “。你的 class 和 classSource 结构有他们的 getPV 和 setPV 不同地方的成员。内部成员访问可归结为从结构开始的字节偏移量。要想让代码工作起来,您的代码需要在两种结构类型之间有一个通用的成员前缀(即去掉 int apv; 或者把它移到最后)。
您将按值返回一个struct,它将自动生成一个副本。你已经重新实现了 object slicing 问题:因为返回值具有 班 ,只有 班 将被复制。的额外成员 类源 已经被“砍掉了”。
您正在使用嵌套函数。这不是c的标准特性; GCC implements it as an extension 并说:

如果试图在包含函数退出后通过其地址调用嵌套函数,则所有的hell都将崩溃。

这正是你代码中发生的事情:你在打电话 c.setPV(3452); 和 c.getPV 之后 class_init 已经回来了。

如果你想解决这些问题,你必须:

修复结构定义。至少所有成员 班 需要出现在 类源 同样的顺序。即使你这样做,我也不确定你是否还会遇到未定义的行为(例如,你可能违反了别名规则)。

不过,我有点确信,在另一个结构中嵌入一个结构是可以的:
```
typedef struct classSource {
    class public;
    int PV;
} classSource;
```
现在你可以回去了 &cs->public 从初始值设定项,并且方法可以 class * 指针返回 classSource * . (我认为这是可以的,因为所有的结构指针都有相同的大小/表示,并且 X.public 因为第一个成员的内存地址与 X )
将代码改为使用指针。返回指向结构的指针可以避免切片问题,但现在必须注意内存管理( malloc 结构和注意 free 后来)。
不要使用嵌套函数。而是将指向对象的指针传递给每个方法:
```
class *c = class_init();
c->setPV(c, 3452);
int x = c->getPV(c);
```
这有点乏味,但这就是C++中的基本原理。除了C++不把函数指针放在对象本身之外,没有理由使用正常函数:
```
setPV(c, 3452);
int x = getPV(c);
```
…或者使用一个单独的(global,constant,singleton)结构,它只存储指向方法(而不存储数据)的指针。然后,每个对象只包含指向此方法结构(这称为vtable)的指针:
```
struct classInterface {
    void (*setPV)(class *, int);
    int (*getPV)(const class *);
};
static const classInterface classSourceVtable = {
    class_setPV,  // these are normal functions, defined elsewhere
    class_getPV
};
```
方法调用如下所示:
```
c->vtable->setPV(c, 1234);
int x = c->vtable->getPV(c);
```
但是,如果有几个不同的结构类型共享公共接口,则这一点非常有用( 班 )你想写的代码能统一地在它们上面工作。