C中的不透明（抽象）数据类型

Question

文件 api.h

#include <stdio.h>
#ifndef API
#define API

struct trytag;
typedef struct trytag try;

void trial (try *);

#endif

文件 core.h

#ifndef CORE
#define CORE
struct trytag
{
    int a;
    int b;
};
#endif

文件 func.c

#include "api.h"
#include "core.h"

void trial (try *tryvar)
{
    tryvar->a = 1;
    tryvar->b = 2;
}

文件 main.c

#include "api.h"

int main ()
{
    try s_tryvar;

    trial(&s_tryvar);

    printf("a = %d\nb = %d\n", s_tryvar.a, s_tryvar.b);
}

当我编译时，我得到：

main.c:5: error: storage size of ‘s_tryvar’ isn’t known

如果我在main.c 中包含core.h，则不会出现此错误，因为在core.h 中定义了try。但我希望结构 try 隐藏到 main.c — 它不应该知道 try 结构的成员。我错过了什么？

Answer 1

我认为您尝试做的事情是不可能的。编译器需要知道try 结构有多大才能编译main.c。如果你真的希望它是不透明的，就创建一个通用指针类型，而不是直接在main() 中声明变量，而是使用alloc_try() 和free_try() 函数来处理创建和删除。

类似这样的：

api.h:

#ifndef API
#define API

struct trytag;
typedef struct trytag try;

try *alloc_try(void);
void free_try(try *);
int try_a(try *);
int try_b(try *);
void trial (try *);

#endif

core.h:

#ifndef CORE
#define CORE
struct trytag
{
    int a;
    int b;
};
#endif

func.c:

#include "api.h"
#include "core.h"
#include <stdlib.h>

try *alloc_try(void)
{
    return malloc(sizeof(struct trytag));
}

void free_try(try *t)
{
    free(t);
}

int try_a(try *t)
{
    return t->a;
}

int try_b(try *t)
{
    return t->b;
}

void trial(try *t)
{
    t->a = 1;
    t->b = 2;
}

main.c:

#include <stdio.h>
#include "api.h"

int main()
{
    try *s_tryvar = alloc_try();

    trial(s_tryvar);
    printf("a = %d\nb = %d\n", try_a(s_tryvar), try_b(s_tryvar));

    free_try(s_tryvar);
}

Answer 2

想想不透明的 FILE 结构在 C 中是如何工作的。您只使用指针，并且需要像 fopen() 这样的函数来创建实例，并需要像 fclose() 这样的函数来处理它。

Answer 3

问题出在main.c中，编译器没有看到struct try的定义。因此，编译器仅限于使用指向 struct try 的指针。

您要做的是向您的 API 添加两个新函数：

try *create_try();
void *destroy_try(try *t);

这些函数将分别调用 malloc 和 free。

如果您不想将结构限制为仅允许在堆上使用，那么您将不得不放弃使其不透明。

Answer 4

有一种方法可以做一些技术上并不完全符合您要求的事情，但应该服务于保持结构不透明同时支持非堆分配的相同目的。

在 api.h 中，您声明一个不透明的结构如下：

struct trytag_opaque
{
    char data[sizeof(int)*2];
};

如果您想要更不透明，您可以计算跨任何受支持平台所需的结构的最大尺寸，并使用：

struct trytag_opaque
{
    char data[MAX_TRYTAG_SIZE];
};

那么您的 api.h 函数声明将如下所示：

int try_a(struct trytag_opaque *t)

您的功能代码如下所示：

int try_a(struct trytag_opaque *t_opaque) {
    trytag *t = (trytag *)t_opaque;
    ...
}

你的 main.c 看起来像：

#include "api.h"
int main() {
    struct trytag_opaque t;
    ...
    try_a(&t);
    ...
}