C语言中如何获取作为参数传入的mpz_t类型的地址？

我有一段C代码想要实现如下功能：

#include <gmp.h>
extern void g(mpz_t in);
extern mpz_t temp;  /* initialized elsewhere */

void f(mpz_t in, int flag) {
  mpz_t *arg;
  if (flag) {
    mpz_mul_ui(temp, in, 2);
    arg = &temp;
  } else {
    /* this bit is the problem */
    arg = &in;
  }

  /* placeholder for more complex code using *arg (readonly) */
  g(*arg);
}

这段代码的目的是避免大量重复代码（此处用g(*arg)代表），让程序既能处理原始输入，也能处理其修改后的版本。

但arg = &temp可以正常编译，arg = &in却不行。我知道这是因为mpz_t被typedef为数组（typedef __mpz_struct mpz_t[1]），且从相关资料得知“数组作为函数参数时会退化为指针”，但我不清楚该指针的实际类型，因此无法正确处理。我尝试了arg = &in、arg = in、arg = &in[0]，每种写法都会被GCC提示“warning: initialization from incompatible pointer type”。

我的系统GCC版本为7.5.0，未提示具体不兼容类型，但使用11.2.0版本时得到提示：warning: assignment to '__mpz_struct (*)[1]' from incompatible pointer type '__mpz_struct **'。我想知道是否存在无需强制转换的安全赋值方式，若必须转换，正确的转换写法是什么（比如arg = (mpz_t *)&in是否可行）？

核心原因分析 #

• 全局变量temp是mpz_t类型，即__mpz_struct[1]数组，因此&temp的类型是__mpz_struct (*)[1]（指向长度为1的__mpz_struct数组的指针），和你定义的mpz_t *arg类型完全匹配（mpz_t*等价于__mpz_struct (*)[1]）。
• 函数参数in虽然声明为mpz_t，但根据C语言规则，数组作为函数参数会退化为指向数组首元素的指针，实际类型是__mpz_struct *，而非数组类型。因此&in的类型是__mpz_struct **，与mpz_t *arg类型不兼容，这就是编译警告的根源。

无需强制转换的安全写法 #

方法一：调整arg的类型为__mpz_struct *

这是最简洁高效的方案，完全避免类型不匹配问题：

#include <gmp.h>
extern void g(mpz_t in);
extern mpz_t temp;  /* initialized elsewhere */

void f(mpz_t in, int flag) {
  __mpz_struct *arg;
  if (flag) {
    mpz_mul_ui(temp, in, 2);
    arg = temp;  // temp是数组，自动退化为指向首元素的__mpz_struct*指针
  } else {
    arg = in;    // in已经是退化后的__mpz_struct*指针
  }

  // 将__mpz_struct*转换为mpz_t（即__mpz_struct[1]），符合g函数的参数要求
  g((mpz_t)arg);
}

这种写法利用了mpz_t是长度为1的数组这一特性，将指针“包装”为数组类型传递给g函数，类型完全匹配，无任何安全风险。

方法二：用临时mpz_t变量中转

如果必须保留mpz_t *arg的类型，可以在else分支创建临时变量复制输入值：

void f(mpz_t in, int flag) {
  mpz_t *arg;
  if (flag) {
    mpz_mul_ui(temp, in, 2);
    arg = &temp;
    g(*arg);
  } else {
    mpz_t temp_in;
    mpz_init_set(temp_in, in); // 复制in的值到临时变量
    arg = &temp_in;
    g(*arg);
    mpz_clear(temp_in); // 清理临时变量
  }
}

注意：这种方式会产生额外的内存分配和数据复制，仅适合无法修改arg类型的场景，且临时变量仅在当前分支有效。

必须强制转换时的正确写法 #

如果一定要保留mpz_t *arg且不想复制数据，正确的强制转换写法如下：

else {
  // 将__mpz_struct*类型的in，强制转换为mpz_t*（即__mpz_struct (*)[1]）
  arg = (mpz_t *)∈
}

这种转换是安全的：因为mpz_t本质是包含单个__mpz_struct的数组，in指向的__mpz_struct实例与mpz_t的内存布局完全一致，解引用*arg后得到的类型符合g函数的参数要求。

不过需要注意：该写法依赖GMP的mpz_t是长度为1的数组这一实现细节（GMP官方长期保持该定义的可能性极高），因此优先推荐方法一的无转换方案。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hugo van der Sanden