匿名结构体引发Invalid initializer error的原因及GCC修复方案

问题描述 #

我正在开发一款可生成C代码的自制编译器，当前遇到如下GCC编译错误：

tests/simple.c:34:36: error: invalid initializer
34 | std_Dynamic_Array(Int64()) k = v(&da);
| ^

经gcc -E预处理后的代码显示，函数v的返回类型与变量k的类型均展开为struct{int count; int capacity; long long* memory; }，但GCC将二者视为不同类型。要求避免使用typedef，仅借助GCC专属扩展特性解决，无需考虑其他编译器兼容性。

原始代码 #

Void() aba ()
{
}
#define std_Dynamic_Array(T) struct{Int32() count; Int32() capacity; T* memory; }
Void() no_body_func (Int32() b);
Int32() test_func (Int32()*** a)
{
}
Int32() test_func2 (Int32() x)
{
}
Int32() b = 33;
#define v_macro(T) struct{Int32() count; Int32() capacity; T* memory; } v (std_Dynamic_Array(T)* m) \
{ \
    Int32() l = 44; \
}
Void() _main ()
{
    Int64() a = 5;
    b = 22;
    Int32() c = test_func2(6);
    Int32() inner_func (Int32()* a)
    {
        Int32() g = 3;
    }
    Int32()* x = &b;
    inner_func(x);
    Int32() j = *x;
    Float32() f = 33.000000;
    std_Dynamic_Array(Int64()) da = {.count = 4};
    v_macro(Int64());
    std_Dynamic_Array(Int64()) k = v(&da);
}

int main(int argc, char ** argv)
{
    return 0;
}

预处理后代码 #

void aba ()
{
}

void no_body_func (int b);
int test_func (int*** a)
{
}
int test_func2 (int x)
{
}
int b = 33;

void _main ()
{
    long long a = 5;
    b = 22;
    int c = test_func2(6);
    int inner_func (int* a)
    {
        int g = 3;
    }
    int* x = &b;
    inner_func(x);
    int j = *x;
    float f = 33.000000;
    struct{int count; int capacity; long long* memory; } da = {.count = 4};
    struct{int count; int capacity; long long* memory; } v (struct{int count; int capacity; long long* memory; }* m) { int l = 44; };
    struct{int count; int capacity; long long* memory; } k = v(&da);
}

int main(int argc, char ** argv)
{
    return 0;
}

解决方案 #

核心问题是C标准中每次定义匿名结构体都会生成全新的类型，哪怕成员完全一致。借助GCC的__typeof__扩展可以让类型统一，无需typedef：

方法1：修改v_macro的返回类型 #

将v_macro的返回类型改为__typeof__(*m)，让函数v的返回类型与传入参数指向的结构体类型完全一致，而非重新定义匿名结构体：

#define v_macro(T) __typeof__(*m) v (std_Dynamic_Array(T)* m) \
{ \
    Int32() l = 44; \
    return *m; /* 必须添加返回语句，否则会触发未定义行为 */ \
}

预处理后，函数v的返回类型会直接复用da的结构体类型，此时std_Dynamic_Array(Int64()) k = v(&da);即可正常编译。

方法2：用__typeof__推导变量k的类型 #

保持v_macro不变，修改变量k的定义，让其类型直接推导自函数v的返回值：

__typeof__(v(&da)) k = v(&da);

这种方式无需修改宏定义，直接利用GCC的类型推导特性让k的类型与v的返回类型完全匹配。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者kamkow1