数组的C/C++静态定义循环数据转发定义

Question

我正在寻找最好的方法来静态定义需要循环链接的 C/C++ 数据结构。例如。一棵树，孩子和父母都需要彼此的指针。

extern struct Op op_subops[4]; // fwd ref to children of ops

struct Op
{
    const char *name;
    struct Op  *parent;
    struct Op  *children;
};


struct Op ops[128] = {
    {"op",0,&op_subops[0]}
};

struct Op op_subops[4] = {
    {"subop1",&ops[1],0},
    {"subop2",&ops[1],0}
};

以上编译（g++ 5.2）。 extern 关键字似乎允许我创建从 ops 到 ops_subops 的前向引用，而另一个方向很自然，因为 ops 在 ops_subops 之前。

我不喜欢的是，我希望两个数组都是static（不在目标文件中创建公开可见的符号）。

我可以为其中一个方向使用整数索引，但这似乎有点做作，我宁愿让链接器为我解析地址。

有人有一个神奇的关键字来完成这项工作吗？

谢谢！

编辑：我需要避免使用 C++ 静态构造函数和前沿 C++17 扩展（遗憾的是）。而且我的方法需要独立于平台。

Answer 1

在 C 或 C++ 中，底线是您不能在声明对象之前引用它，但是两种语言都允许您编写“前向声明”来声明名称和（可能不完整的）类型而无需 定义对象。对C比较熟悉，我会从这个角度回答； C++ 中的某些语义可能有所不同。

在 C 语言中，您提供的代码的主要问题是它违反了数组的要求

只要指定了数组类型，元素类型就应该是完整的。

（C2011，6.2.5/20）

这意味着尽管您可以在没有大小的情况下前向声明数组 op_subops（在这种意义上使其类型不完整），但在定义类型 struct Op 之前，您不能为其发出任何声明。这可以通过交换两个声明的位置来解决。

在纠正了排序问题之后，在 C 语言中使用 static 链接声明两个数组是完全可以的；您只需确保如果任何对象被多次声明（即op_subops），所有声明都同意其链接：

struct Op
{
    const char *name;
    struct Op  *parent;
    struct Op  *children;
};

static struct Op op_subops[4]; // fwd ref to children of ops

static struct Op ops[128] = {
    {"op",0,&op_subops[0]}
};

static struct Op op_subops[4] = {
    {"subop1",&ops[0],0},
    {"subop2",&ops[1],0}
};

如果您愿意，您可以在第一个声明中省略 op_subop 的长度，实际上我建议您这样做以避免在两个声明中保持长度一致。

尽管您要求“最佳 [已知] 方法”，但这将是一个意见问题，根据上下文进行着色，并且意见问题在这里是题外话。另一方面，在这种情况下，您似乎需要为孩子提供一个数组，所以我看不出在不改变类型的情况下还有什么其他选择。

Answer 2

当您正在寻找将您的数组声明为静态并且不能接受它们保持全局时，我假设您的意图是让两个数组都无法从外部世界访问。

想法1：只需（向前）声明静态数组：

我首先认为这将是前向声明的解决方案。这使用 gcc 编译为 C 文件：online demo 1。但不幸的是，它既不能在 MSVC 上也不能在 C++ 上编译，因为它不是标准的：

    static struct Op op_subops[];  // compiler dependent - it's standard!

实际上它更简单：只需声明数组及其维度：

    static struct Op op_subops[4]; // as simple as that

Online demo 2

后续的初始化没有定义/重新定义数组；它指定要初始化的已声明数组。实际上，您可以将数组维度从初始化中排除。这次它在 gcc 和 MSVC 上编译：

    static struct Op op_subops[] = {  // [] or [4]
         ...
    };

想法 2：将两个数组放在一个未命名的命名空间中（仅限 C++）

然后您不再需要将这些项目作为静态的：未命名的命名空间确保其他编译单元无法引用这些对象