如何在 C 中隐藏结构的声明？

Question

在问题中为什么我们应该在 C 中如此频繁地 typedef 结构？ , unwind 回答说：

在后一种情况下，您不能按值返回 Point，因为它的声明对头文件的用户是隐藏的。 例如，这是一种在 GTK+ 中广泛使用的技术。

声明隐藏是如何实现的？ 为什么我不能按值返回 Point？

添加：

我明白为什么我不能按值返回结构，但是，仍然很难理解为什么我不能在我的函数中尊重这一点。 即如果我的结构有名为 y 的成员，为什么我不能这样做？

 pointer_to_struct->y = some_value; 

我为什么要使用方法来做到这一点？ （像 Gtk+）

谢谢大家，再次为我的英语不好而感到抱歉。

Answer 1

看看这个库的例子，它使用了一个公共头文件、一个私有头文件和一个实现文件。

在文件public.h 中：

struct Point;

struct Point* getSomePoint();

在文件private.h 中：

struct Point
{
    int x;
    int y;
}

在文件private.c 中：

struct Point* getSomePoint()
{
    /* ... */
}

如果你将这三个文件编译成一个库，你只需要将public.h和库目标文件提供给库的使用者。

getSomePoint必须返回一个指向Point的指针，因为public.h没有定义Point的大小，只是它是一个结构并且它存在。 库的使用者可以使用指向Point指针，但不能访问成员或复制它，因为他们不知道结构的大小。

关于您的进一步问题：您不能取消引用，因为使用该库的程序只有来自private.h的信息，不包含成员声明。 因此它不能访问点结构的成员。

您可以将其视为 C 的封装特性，就像您将 C++ 类的数据成员声明为私有一样。

Answer 2

他的意思是你不能在头中按值返回结构体，因为为此，结构体必须完全声明。 但这发生在 C 文件中（使X成为完整类型的声明“隐藏”在 C 文件中，而不是暴露在头文件中），在他的例子中。 以下仅声明一个不完整的类型，如果这是结构的第一个声明

struct X;

然后，您可以声明该函数

struct X f(void);

但是你不能定义函数，因为你不能创建那个类型的变量，更不用说返回它（它的大小是未知的）。

struct X f(void) { // <- error here
  // ...
}

发生错误是因为“x”仍然不完整。 现在，如果你只包含带有不完整声明的头文件，那么你不能调用那个函数，因为函数调用的表达式会产生一个不完整的类型，这是禁止发生的。

如果您要在两者之间提供完整类型struct X的声明，它将是有效的

struct X;
struct X f(void);

// ...
struct X { int data; };
struct X f(void) { // valid now: struct X is a complete type
  // ...
}

这也适用于使用typedef的方式：它们都命名相同的（可能不完整的）类型。 一次使用普通标识符X ，另一次使用标记struct X 。

Answer 3

在头文件中：

typedef struct _point * Point;

编译器看到后它知道：

• 有一个名为_point的struct 。
• 有一个指针类型Point可以引用一个struct _point 。

编译器不知道：

• struct _point是什么样的。
• struct _point包含哪些成员。
• struct _point有多大。

不仅编译器不知道——我们程序员也不知道。 这意味着我们不能编写依赖于struct _point那些属性的struct _point ，这意味着我们的代码可能更具可移植性。

鉴于上述代码，您可以编写如下函数：

Point f() {
   ....
}

因为Point是一个指针，而struct指针的大小都相同，编译器不需要知道关于它们的任何其他信息。 但是你不能写一个按值返回的函数：

struct _point f() {
  ....
}

因为编译器对struct _point ，特别是它的大小，它需要它来构造返回值。

因此，我们只能通过Point类型来引用struct _point ，它实际上是一个指针。 这就是标准 C 具有FILE类的类型的原因，它只能通过指针访问 - 您不能在代码中创建FILE结构实例。

Answer 4

该帖子的意思是：如果您看到标题

typedef struct _Point Point;

Point * point_new(int x, int y);

那么你不知道Point的实现细节。

Answer 5

看看这个： 不透明的指针

Answer 6

老问题，更好的答案：

在头文件中：

typedef struct _Point Point;

在 C 文件中：

struct _Point
{
   int X;
   int Y;
};

Answer 7

作为使用不透明指针的替代方法（正如其他人所提到的），如果您想避免使用堆内存，您可以返回一个不透明的字节包：

// In public.h:
struct Point
{
    uint8_t data[SIZEOF_POINT];  // make sure this size is correct!
};
void MakePoint(struct Point *p);

// In private.h:
struct Point
{
    int x, y, z;
};

void MakePoint(struct Point *p);

// In private.c:
void MakePoint(struct Point *p)
{
    p->x = 1;
    p->y = 2;
    p->z = 3;
}

然后，您可以在客户端代码中的堆栈上创建结构的实例，但客户端不知道其中的内容——它只知道它是具有给定大小的字节块。 当然，如果它可以猜测成员的偏移量和数据类型，它仍然可以访问数据，但是您再次遇到不透明指针的相同问题（尽管在这种情况下客户端不知道对象大小）。

例如， pthreads库中使用的各种结构使用不透明字节的结构来表示pthread_t 、 pthread_cond_t等类型——您仍然可以在堆栈上创建那些实例（通常会这样做），但您不知道是什么在他们之中。 只需查看您的/usr/include/pthreads.h及其包含的各种文件即可。