如何在带返回值的C宏中内联触发隐式指针转换以实现类型检查？

我的库中有一些支持自定义内存分配器的函数：

void *(allocate)(struct allocator *allocator, size_t size, size_t alignment);
void (deallocate)(struct allocator *allocator, void *pointer, size_t size, size_t alignment);

我希望对该接口做两处改进：

• 每次分配和释放内存时都需要手动编写sizeof(type)和alignof(type)；
• void *类型可能导致误用大小或对齐方式无效的类型指针。

这两个问题可以通过简单的宏解决：

#define allocate(allocator, type, count) \
    (type *)(allocate)(allocator, sizeof(type) * (count), alignof(type))

#define deallocate(allocator, pointer, type, count) \
    do { \
        type *typed_pointer = pointer; \
        (deallocate)(allocator, typed_pointer, sizeof(type) * (count), alignof(type)); \
    } while (0)

这些宏会自动调用sizeof(type)和alignof(type)，同时将指针转换为指定类型，若误用不同类型指针，编译器会发出警告。

deallocate无返回值，因此可以用代码块结合变量实现隐式指针转换。但对于有返回值的函数（比如reallocate），无法用同样的方式在宏中对传入的指针进行类型检查。

是否存在一种方法，能在表达式中内联执行这种“类型检查”隐式转换，同时让宏拥有返回值？

补充说明：若可能，希望仅使用标准C，不依赖GNU或其他扩展。

方案1：逗号表达式+无副作用类型检查（兼容C90及以上） #

假设reallocate的函数原型为：

void *(reallocate)(struct allocator *allocator, void *pointer, size_t new_size, size_t alignment);

对应的宏可以这样写：

#define reallocate(allocator, pointer, type, new_count) \
    ((void)(type *)pointer, (type *)(reallocate)(allocator, pointer, sizeof(type) * (new_count), alignof(type)))

原理：

• (void)(type *)pointer是无副作用的类型转换操作：如果传入的pointer与type*类型不兼容（void*可隐式转换除外），编译器会直接发出类型不匹配的警告或错误。
• 逗号表达式按顺序执行子表达式，最终返回最后一个表达式的结果——转换为type*的内存重分配结果，满足宏需要返回值的要求。

方案2：C11 _Generic 严格类型校验（C11及以上） #

如果代码基于C11标准，用_Generic能实现更严格的类型检查，直接拒绝非兼容类型的指针：

#define reallocate(allocator, pointer, type, new_count) \
    _Generic((pointer), \
        type*: (type *)(reallocate)(allocator, pointer, sizeof(type)*(new_count), alignof(type)), \
        void*: (type *)(reallocate)(allocator, pointer, sizeof(type)*(new_count), alignof(type)), \
        default: (void)0 /* 触发编译错误 */ \
    )

原理：

• _Generic根据pointer的实际类型匹配对应分支：只有type*或void*类型的指针能正常进入分配逻辑，其他类型会匹配到default分支，直接触发编译错误，从源头避免类型误用。

方案3：sizeof辅助类型检查（兼容C90及以上） #

如果担心(void)转换在某些编译器下的行为，也可以用sizeof做类型校验，同样无副作用：

#define reallocate(allocator, pointer, type, new_count) \
    (sizeof((type *)pointer), (type *)(reallocate)(allocator, pointer, sizeof(type)*(new_count), alignof(type)))

原理：

• sizeof仅对表达式做类型分析，不会生成实际执行的代码，因此同样能触发编译器的类型不兼容警告，同时不影响宏的返回值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DutChen18