為什么可以為不存在的結構創建 typedef？

Question

以下代碼編譯良好。

header.h：

typedef struct Placeholder_Type* Placeholder;

實現.cpp：

#include "header.h"

void doSomething(Placeholder t) {
  (void) t;
}
    
int main() {
  int *a = new int();
  doSomething((Placeholder)a);
}

編譯命令：

clang++ impl.cpp

Placeholder_Type 類型在任何地方都不存在，並且在 output 二進制文件中不作為符號存在。

為什么為不存在的類型創建 typedef 是合法的？

為什么我可以使用不存在的類型創建 function？

這是否等同於僅使用 void* 但命名為“占位符”？

Answer 1

struct Placeholder_Type聲明 struct Placeholder_Type （但沒有定義它），無論它出現在哪里。 即使它在typedef中。 因此，您不會為不存在的結構創建 typedef，而是為您剛剛聲明的結構創建 typedef（如果編譯器還不知道它，則創建它）。

至於為什么，因為這樣可以讓結構的定義遠離公共接口。 例如，這是在 C 中實現不透明 object 的典型方法：

// mytype.h
typedef struct MytypeImpl* Mytype;

Mytype create_mytype();
void destroy_mytype(Mytype o);

void do_something_with_mytype(Mytype o, int i);

// mytype.c
struct MytypeImpl {
  int something;
  int otherthing;
};
Mytype create_mytype() {
  Mytype o = malloc(sizeof(*o));
  o->something = 0;
  o->otherthing = 0;
  return o;
}
void destroy_mytype(Mytype o) {
  free(o);
}
// etc.

當然，個別 styles 可能在細節上有所不同。 但關鍵是結構的定義在 mytype.c 之外是不可見的，所以沒有人可以訪問數據成員。

Answer 2

為什么不？ 據我所知，“存在”不是一個官方術語。 類型可以聲明但不定義，也可以聲明和定義。 在第一種情況下，類型被認為是不完整的。 對於不完整的類型，您無能為力。 例如，您不能創建該類型的對象。 但是，您可以使用指向不完整類型的指針。 編譯器需要知道的只是類型的聲明。 進一步注意 typedef 確實包含Placeholder_Type的聲明：

typedef struct Placeholder_Type* Placeholder; 
        ^---------------------^ declares the class named Placeholder_Type

在您的代碼中，您永遠不會創建 object 或使用它編譯的Placeholder_Type成員。 我不是 100% 確定，但我認為也沒有 UB。 強制轉換int看起來不太好，但是由於您從未真正取消引用指針，因此沒有任何問題。

有關更多信息，請參閱有關前向聲明的非常相關的問題： C++ 中的前向聲明是什么？ 我什么時候可以使用前向聲明？

Answer 3

並非所有聲明都是同時定義。

例如，您可以聲明尚未定義的 function

void func( void );

然后引用名稱func 。

或者您可以聲明一個 class 例如

class A
{
    friend class B;
    //...
};

聲明在給定的 scope 中引入名稱。

只有在評估上下文中使用名稱時，它必須被定義並具有完整的類型。

在這份聲明中

typedef struct Placeholder_Type* Placeholder;

引入了兩個名稱： Placeholder_Type和Placeholder 。 Placeholder 是指針類型struct Placeholder_Type*的別名。 指針類型的對象總是完整的對象。 您可以使用表達式計算其大小

sizeof( Placeholder )

這與擁有指向類型void的指針相同。

void *p;

void 類型始終是不完整類型，因為指針類型本身就是完整類型。 如果您不嘗試取消引用指針或應用指針算術，則引用類型不需要是完整的。