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。