c语言 - 什么是'forward declaration'以及'typedef struct X'和"结构X"之间的区别?



我是C编程的初学者,我知道struct类型声明和typedef结构声明之间的区别。我偶然知道一个答案,说如果我们定义一个struct,比如:

typedef struct { 
    some members;
} struct_name;

然后就像为匿名结构提供别名一样(因为它没有标签名称)。因此,它不能用于前向声明。我不知道前瞻声明是什么意思。

另外,我想知道以下代码:

typedef struct NAME { 
    some members;
} struct_alias;

NAMEstruct_alias有什么区别吗?或者都相等为 struct_alias 是结构名称的别名?

此外,我们是否可以声明一个 struct NAME 类型的变量,如下所示:

struct_alias variable1;

和/或类似:

struct NAME variable2;

或类似:

NAME variable3; 

>当您需要循环结构声明时,struct前向声明可能很有用。例:

struct a {
    struct b * b_pointer;
    int c;
};
struct b {
    struct a * a_pointer;
    void * d;
};

当声明struct a时,它还不知道struct b的规格,但你可以转发引用它。

当您键入匿名结构时,编译器将不允许您在 typedef 之前使用它的名称。

这是非法的:

struct a {
    b * b_pointer;
    int c;
};
typedef struct {
    struct a * a_pointer;
    void * d;
} b;
// struct b was never declared or defined

虽然这是合法的:

struct a {
    struct b * b_pointer;
    int c;
};
typedef struct b {
    struct a * a_pointer;
    void * d;
} b;
// struct b is defined and has an alias type called b

这也是这样的:

typedef struct b b;
// the type b referes to a yet undefined type struct b
struct a {
    b * struct_b_pointer;
    int c;
};
struct b {
    struct a * a_pointer;
    void * d;
};

而这个(仅在 C 中,在 C++ 中是非法的):

typedef int b;
struct a {
    struct b * struct_b_pointer;
    b b_integer_type;
    int c;
};
struct b {
    struct a * a_pointer;
    void * d;
};
// struct b and b are two different types all together. Note: this is not allowed in C++

前向声明是一种承诺,用于定义您在无法定义时向编译器所做的内容。编译器可以使用您的单词来解释其他声明,否则它将无法解释。

一个常见的例子是设计为链表中节点的struct:您需要将指向节点的指针放入struct中,但编译器不会让您在没有前向声明或标签的情况下执行此操作:

// Forward declaration
struct element;
typedef struct {
    int value;
    // Use of the forward declaration
    struct element *next;
} element; // Complete definition

所以它不能用于前向声明

我认为作者的观点是,给你的struct一个标签等同于一个前向声明:

typedef struct element {
    int value;
    // No need for a forward declaration here
    struct element *next;
} element;

前向声明是实际定义之前的声明,通常是为了能够在定义不可用时引用声明的类型。当然,并非所有事情都可以使用声明的未定义结构来完成,但在某些情况下可以使用它。这种类型称为不完整,并且对其使用有许多限制。例如:

struct X; // forward declaration
void f(struct X*) { }  // usage of the declared, undefined structure
// void f(struct X) { }         // ILLEGAL
// struct X x;                  // ILLEGAL
// int n =sizeof(struct X);     // ILLEGAL
// later, or somewhere else altogether
struct X { /* ... */ };

这可能很有用,例如打破循环依赖关系,或减少编译时间,因为定义通常要大得多,因此需要更多的资源来解析它。

在您的示例中,struct NAMEstruct_alias 确实是等效的。

struct_alias variable1;
struct NAME variable2;

是正确的;

NAME variable3;

不是,因为在 C 中需要 struct 关键字。

>struct_aliasstruct NAME是相同的,struct_aliasstruct NAME的别名

这两者都是相同且允许的

struct_alias variable1;  
struct NAME variable1; 

这是非法的

NAME variable3;   

请参阅这篇关于远期声明的文章

正如其他人之前所说,C/C++ 中的前向声明是对实际定义不可用的事物的声明。它是一个声明,告诉编译器"有一个数据类型ABC"。

让我们假设这是某个键/值存储my_dict.h的标头:

...
struct my_dict_t;
struct my_dict_t* create();
char* get_value(const struct my_dict_t* dict, const char* name);
char* insert(struct my_dict_t* dict, const char* name, char* value);
void destroy(struct my_dict_t* dict);
...

你对my_dict_t一无所知,但实际上,使用商店你不需要知道:

#include "my_dict.h"
...
struct my_dict_t* dict = create();
if(0 != insert(dict, "AnEntry", strdup("AValue"))) {
    ...
}
...

这样做的原因是:您只对数据结构使用指针。

指针只是数字,为了处理它们,你不需要知道它们指向什么。

这只有在您尝试实际访问它们时才重要,例如

struct my_dict_t* dict = create();
printf("%sn", dict->value);  /* Impossible if only a forward decl is available */

因此,要实现这些功能,您需要一个 my_struct_t 的实际定义。您可以在源文件中执行此操作my_dict.c如下所示:

#include "my_dict.h"
struct my_dict_t {
    char* value;
    const char* name;
    struct my_dict_t* next;
}
struct my_dict_t* create() {
    return calloc(1, sizeof(struct my_dict_t));
}

这在几种情况下都很方便,例如

  • 对于解决循环类型依赖关系,如Sergei L.解释的那样。
  • 对于封装,如上例所示。

所以剩下的问题是:为什么我们在使用上述函数时不能完全省略前向声明?最后,编译器知道所有dict都是指针就足够了。

但是,编译器会执行类型检查:它需要验证你没有做类似的事情

...
int i = 12;
char* value = get_value(&i, "MyName");
...

它不需要知道my_dict_t的外观,但它需要知道&i不是get_value()期望的指针类型。

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