有什么办法可以在 C 中制作“受保护的”typedef？

Question

如果你想切入正题，请跳到最后两段。如果您对我的困境以及我为解决它所采取的步骤感兴趣，请继续阅读下面的内容。

作为实习的一部分，我目前正在开发 C 库的一部分。所以很自然，有些代码部分不应该被用户访问，而其他部分应该是。我基本上正在开发几个架构优化的随机数生成器 (RNG)（均匀、高斯和指数分布数）。后两个 RNG 依赖于 uniform generator ，它位于不同的内核（项目）中。因此，如果用户想要使用多个 RNG，我想确保我不会不必要地复制代码，因为我们受到内存的限制（在不同的地址多次定义相同的函数是没有意义的代码段）。

现在问题出现了。库中所有其他内核的约定是我们有两个头文件和两个 C 文件（每个用于自然 C 实现和优化的 C 版本（可能使用一些内在函数和汇编和/或有一些限制）使其更快更好地适应我们的架构）。紧随其后的是另一个 C 文件（测试平台），我们的 main 函数位于该文件中，它测试两个实现并比较结果。话虽如此，我们不能真正添加​​额外的头文件私有或受保护的项目，我们也不能为所有这些生成器添加全局头文件。

为了克服这个限制，我在 C 文件中使用了 extern 函数和 extern const int，它们依赖于统一的 RNG 而不是 #define 位于每个 C 文件的顶部，以使代码更具可移植性并易于在一个位置进行修改。这在大多数情况下都有效。

然而，棘手的一点是我们在这些内核中使用了内部类型（用户不应该看到它，也不应该放在头文件中）。同样，为了可移植性，我希望能够在一个地方而不是多个内核中的多个地方更改此 typedef 的定义，因为该库以后可能会用于另一个平台并用于使用 32 位类型的算法至关重要。

所以基本上我想知道是否有任何方法可以使 typedef 在 C 中“受保护”。也就是说，我需要它在所有需要它的 C 文件中可见，但不可见给用户。它可以在其中一个头文件中，但对于将在他/她的项目中包含该头文件的用户，无论它可能是什么，都不能看到它。

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我还应该注意，我使用的 typedef 是一个无符号整数。所以

typedef unsigned int myType

不涉及结构。

=============================超级编辑=== ========================
也禁止使用 stdint.h :(

Answer 1

我正在扩展 Jens Gustedt’s answer，因为 OP 仍有问题。

首先，不清楚为什么您有两个实现（“自然 C”和“优化 C”）的单独头文件。如果它们实现相同的 API，则应为其中任何一个提供一个标头。

Jens Gustedt 的建议是您在标头中声明 struct foo，但仅在 C 源文件中定义它以用于实现，而不是在标头中。以这种方式声明的struct 是一个不完整的类型，并且只能看到声明而不是定义的源代码无法看到类型中的内容。但是，它可以使用指向类型的指针。

不完整的struct 的声明可能像struct foo 一样简单。您还可以定义一个类型，例如typedef struct foo foo; 或typedef struct foo Mytype;，并且您可以定义一个指向struct 的类型，例如typedef struct foo *FooPointer;。然而，这些仅仅是为了方便。它们不会改变基本概念，即 API 用户无法看到 struct foo，但他们可以拥有指向的指针。

在实现内部，您将完全定义struct。如果你想在struct 中添加一个unsigned int，你可以使用：

struct foo
{
    unsigned int x;
};

通常，您可以定义struct foo 以包含您喜欢的任何数据。

由于 API 用户无法定义 struct foo，因此您必须根据需要提供创建和销毁此类型对象的函数。因此，您可能会将函数声明为extern struct foo *FooAlloc(some parameters);。该函数创建一个struct foo 对象（可能通过调用malloc 或相关函数），使用参数中的数据对其进行初始化，并返回一个指向该对象的指针（如果创建或初始化失败，则返回NULL）。您还将有一个函数 extern void FooFree(struct foo *p); 释放 struct foo 对象。您可能还具有重置、设置或更改 foo 对象状态的函数、复制 foo 对象的函数以及报告 foo 对象的函数。

您的实现还可以定义一些全局 struct foo 对象，这些对象可能对 API 用户可见（基本上仅通过地址）。作为一个好的设计，这应该只用于某些特殊目的，例如提供具有特殊含义的 struct foo 对象的实例，例如具有永久“初始状态”的常量对象用于复制。

您的两个实现，“自然 C”和“优化 C”实现可能对 struct foo 有不同的定义，前提是它们没有在一个程序中一起使用。 （也就是说，每个完整的程序都是用一个实现编译的，而不是两者都编译。如有必要，您可以使用联合将两者合并到一个程序中，但最好避免这种情况。）

这不是单例方法。

Answer 2

做事

typedef struct foo foo;

这是两个声明，struct 的前向声明和同名的类型别名。前向声明的struct 只能用于定义指向它们的指针。这应该为您提供足够的抽象和类型安全性。

在您拥有的所有界面中

extern void proc(foo* a);

你必须提供函数

extern foo* foo_alloc(size_t n);
extern void foo_free(foo* a);

这将绑定您的用户以及您的库以始终使用相同的struct。因此，foo 的实现对 API 用户完全隐藏。您甚至可以在某一天决定使用不同于struct 的东西，因为用户应该使用不带struct 关键字的foo。

编辑：只是一个typedef 到某种整数不会对你有多大帮助，因为这些只是类型的别名。别名为 unsigned 的所有类型都可以互换使用。解决此问题的一种方法是将它们封装在struct 中。这会让你的内部代码有点难看，但生成的目标代码应该与一个好的现代编译器完全相同。