如何使用结构声明答案

【问题标题】：How to use struct declare如何使用结构声明
【发布时间】：2019-12-04 02:03:44
【问题描述】：

我想隐藏结构体定义，所以我在源文件中定义结构体，像这样：

//a.c
#include "a.h"

struct a_s
{
   int a;
   int b;
};

int func(a_t *a)
{
   printf("%d\n", a->a);
   return 0;
}

我在头文件中声明结构，如下所示：

//a.h
#ifndef TEST
#define TEST
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

typedef struct a_s a_t;
#endif

然后我使用struct a_t int main.c 文件，像这样：

#include "stddef.h"
#include "a.h"

int main()
{
   a_t a;
   a.a =2;
   func(&a);

   return 0;

}

但是当我通过 gcc -c main.c 编译 main.c 时，它失败了

main.c: In function ‘main’:
main.c:7:15: error: storage size of ‘a’ isn’t known
    struct a_s a;

为什么会失败？

【问题讨论】：

在struct a_s定义后尝试#include "a.h"
在main() 中，名称a_t 是不透明类型。您只能定义指向不透明类型的指针。
编译器无法在不知道要分配多少存储空间的情况下为a_t分配存储空间（取决于结构定义）

标签： c struct opaque-pointers

【解决方案1】：

如果你想隐藏结构体定义，用户只能定义类型的指针，你必须实现一个创建结构体实例的api（通过malloc）和一个释放结构体实例的api（通过free）

【讨论】：

不仅a_t a;需要被替换，a.a =2;也需要被替换你还需要在API中添加合适的getter和setter。

【解决方案2】：

如果您实例化一个对象 A a，链接器会搜索 A 的定义，以便编译器知道它需要分配多少内存。它搜索 a.h 并找到一个 typedef 但没有声明，因此错误是说它不知道 A 的大小。

如果程序的目的是对用户隐藏声明（和定义），您将需要使用 A *a，因为这对编译器说“有一个类型 A，它的内存将是存储在这个内存位置开始”，因此在运行时不需要任何关于数据大小或布局的信息，在运行时应该动态分配和释放内存。

这种方法允许开发人员向用户公开界面，而用户无需了解有关数据结构的任何细节，并允许更新软件和修改数据结构，同时保持向外的标题相同（并保持测试通过）。

【讨论】：

例如，考虑FILE 类型，它是一个结构。您调用 fopen 来获取指向 FILE 结构的指针。然后您可以调用像fread 和fprintf 这样的函数，它们采用FILE *。最后，fclose 进行清理。所有这些都可以在调用者不知道 FILE 结构中的内容的情况下完成。
是的，我想我明白了，谢谢。有点像封闭源代码软件的标题，其定义对最终用户可见，但源代码位于 .o、.lib 文件等中......
没错。通过隐藏结构的内部结构，库维护者在想要更改结构或添加更多功能时不必担心向后兼容性。
@user3386109 可能我明白了，如果你想隐藏结构定义，用户只能定义类型的指针，你必须实现一个创建结构实例的api（通过malloc）
@sundq 没错。您还应该有一个功能，允许用户free 结构。

【解决方案3】：

您不能创建尚未定义的结构的实例，因为编译器不知道要为其分配多少空间。

您无法访问尚未定义的结构成员，因为编译器不知道它们的类型。

但是，您可以使用指向尚未定义的结构的指针。这允许人们执行以下操作：

foo.h:

typedef struct Foo Foo

Foo* Foo_new(int a, int b);
void Foo_destroy(Foo* this);
void Foo_set_a(Foo* this, int a);
void Foo_set_b(Foo* this, int b);
int Foo_get_a(Foo* this);
int Foo_get_b(Foo* this);
// ...

foo.c:

#include "a.h"

struct Foo {
   int a;
   int b;
};

Foo* Foo_new(int a, int b) {
   Foo* this = malloc(sizeof(Foo));
   this->a = a;
   this->b = b;
   return this;
}

void Foo_destroy(Foo* this) { free(this); }
void Foo_set_a(Foo* this, int a) { this->a = a; }
void Foo_set_b(Foo* this, int b) { this->b = b; }
int Foo_get_a(Foo* this) { return this->a; }
int Foo_get_b(Foo* this) { return this->b; }
// ...

main.c

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

int main(void) {
   Foo* foo = Foo_new(3, 4);
   Foo_set_a(foo, 5);
   printf("%d %d\n",
      Foo_get_a(foo),
      Foo_get_b(foo),
   );
   Foo_destroy(foo);
   return 0;
}

如果你想要一个真正不透明的类型，你甚至可以在 typedef 中包含指针。通常，这将是一个不好的做法，但在这种特殊情况下它具有一定的意义。有关此概念的更多信息，请参阅this。

【讨论】：