我们为什么要在C中经常输入一个结构？

Question

我见过许多程序,包括如下所示的结构

typedef struct 
{
    int i;
    char k;
} elem;

elem user;

为什么经常这么需要？任何具体原因或适用范围？

Answer 1

正如Greg Hewgill所说,typedef意味着你不再需要struct在整个地方写作.这不仅可以节省击键次数,还可以使代码更清晰,因为它提供了更多抽象的smidgen.

好像的东西

typedef struct {
  int x, y;
} Point;

Point point_new(int x, int y)
{
  Point a;
  a.x = x;
  a.y = y;
  return a;
}

当您不需要在整个地方看到"struct"关键字时,它变得更干净,它看起来更像是您的语言中确实存在一个名为"Point"的类型.在typedef我猜之后的情况是这样的.

另请注意,虽然您的示例(和我的)省略了命名struct 本身,但实际命名它对于您想要提供opaque类型时也很有用.然后你在标题中有这样的代码,例如:

typedef struct Point Point;

Point * point_new(int x, int y);

然后struct在实现文件中提供定义:

struct Point
{
  int x, y;
};

Point * point_new(int x, int y)
{
  Point *p;
  if((p = malloc(sizeof *p)) != NULL)
  {
    p->x = x;
    p->y = y;
  }
  return p;
}

在后一种情况下,您不能返回Point by值,因为它的定义对头文件的用户是隐藏的.例如,这是GTK +中广泛使用的技术.

更新请注意,还有一些备受推崇的C项目,其中使用typedef隐藏struct被认为是一个坏主意,Linux内核可能是最知名的此类项目.有关Linus的愤怒话语,请参阅Linux Kernel CodingStyle文档的第5章.:)我的观点是,问题中的"应该"可能不是一成不变的.

Answer 2

令人惊讶的是有多少人弄错了.请不要在C中输入typedef结构,它会不必要地污染全局命名空间,这通常在大型C程序中已经被污染了.

此外,没有标记名称的typedef'd结构是导致头文件之间不必要的排序关系的主要原因.

考虑:

#ifndef FOO_H
#define FOO_H 1

#define FOO_DEF (0xDEADBABE)

struct bar; /* forward declaration, defined in bar.h*/

struct foo {
  struct bar *bar;
};

#endif

有了这样的定义,不使用typedef,compiland单元可以包含foo.h来获得FOO_DEF定义.如果它不试图取消引用结构的"bar"成员,foo则不需要包含"bar.h"文件.

此外,由于标记名称和成员名称之间的名称空间不同,因此可以编写非常易读的代码,例如:

struct foo *foo;

printf("foo->bar = %p", foo->bar);

由于命名空间是独立的,因此命名变量与其struct标记名称不一致.

如果我必须维护你的代码,我将删除你的typedef结构.

Answer 3

来自Dan Saks的旧文章(http://www.ddj.com/cpp/184403396?pgno=3):

命名结构的C语言规则有点古怪,但它们是无害的.但是,当扩展到C++中的类时,这些相同的规则会为要爬行的错误打开一些小问题.

在C中,名称出现在

struct s
    {
    ...
    };

是一个标签.标签名称不是类型名称.鉴于上面的定义,声明如

s x;    /* error in C */
s *p;   /* error in C */

是C中的错误.你必须把它们写成

struct s x;     /* OK */
struct s *p;    /* OK */

联合和枚举的名称也是标签而不是类型.

在C中,标记与所有其他名称(对于函数,类型,变量和枚举常量)不同.C编译器在符号表中维护标记,如果没有与包含所有其他名称的表在物理上分离,则在概念上.因此,C程序可以在同一范围内同时具有相同拼写的标签和另一个名称.例如,

struct s s;

是一个有效的声明,它声明了struct s类型的变量s.这可能不是一个好习惯,但C编译器必须接受它.我从未见过为什么C是这样设计的理由.我一直认为这是一个错误,但确实如此.

许多程序员(包括你的程序员)更喜欢将结构名称视为类型名称,因此它们使用typedef为标记定义别名.例如,定义

struct s
    {
    ...
    };
typedef struct s S;

让你用S代替struct,就像在

S x;
S *p;

程序不能使用S作为类型和变量(或函数或枚举常量)的名称:

S S;    // error

这很好.

struct,union或enum定义中的标记名称是可选的.许多程序员将结构定义折叠到typedef中并完全取消标记,如下所示:

typedef struct
    {
    ...
    } S;

链接的文章还讨论了不需要的C++行为如何typedef导致隐藏的名称隐藏问题.为了防止出现这些问题,typedef使用C++编写类和结构也是一个好主意,即使乍一看似乎没必要.在C++中,typedef隐藏名称会成为编译器告诉您的错误,而不是隐藏的潜在问题源.

Answer 4

使用typedef避免struct每次声明该类型的变量时都必须写入:

struct elem
{
 int i;
 char k;
};
elem user; // compile error!
struct elem user; // this is correct

Answer 5

总是输入定义枚举和结构的另一个好理由是这个问题的结果:

enum EnumDef
{
  FIRST_ITEM,
  SECOND_ITEM
};

struct StructDef
{
  enum EnuumDef MyEnum;
  unsigned int MyVar;
} MyStruct;

注意结构中EnumDef中的拼写错误(Enu u mDef)？这编译没有错误(或警告),并且(取决于C标准的字面解释)是正确的.问题是我刚刚在我的struct中创建了一个新的(空)枚举定义.我不是(按预期)使用之前的定义EnumDef.

使用typdef类似的拼写错误会导致使用未知类型的编译器错误:

typedef 
{
  FIRST_ITEM,
  SECOND_ITEM
} EnumDef;

typedef struct
{
  EnuumDef MyEnum; /* compiler error (unknown type) */
  unsigned int MyVar;
} StructDef;
StrructDef MyStruct; /* compiler error (unknown type) */

我会提倡ALWAYS typedef'ing结构和枚举.

不仅要保存一些打字(没有双关语;)),而是因为它更安全.

Answer 6

Linux内核编码风格第5章给出了使用的优点和缺点(主要是利弊)typedef.

请不要使用"vps_t"之类的东西.

将typedef用于结构和指针是错误的.当你看到一个

vps_t a;

在源头,这是什么意思？

相反,如果它说

struct virtual_container *a;

你实际上可以告诉"a"是什么.

很多人认为typedef"有助于提高可读性".不是这样.它们仅适用于:

(a)完全不透明的对象(其中typedef主动用于隐藏对象的内容).

示例:"pte_t"等不透明对象,您只能使用正确的访问器函数进行访问.

注意!不透明和"访问者功能"本身并不好.我们有他们喜欢的事情pte_t等,其原因是,真的是绝对的零的可访问信息.

(b)清除整数类型,其中抽象有助于避免混淆,无论它是"int"还是"long".

u8/u16/u32是完美的typedef,虽然它们比(d)更适合这里.

注意!再次 - 需要有一个原因.如果某些东西是"无符号长",那么没有理由这样做

typedef unsigned long myflags_t;

但是如果有明确的理由说明为什么它在某些情况下可能是"unsigned int"并且在其他配置下可能是"unsigned long",那么一定要继续使用typedef.

(c)当你使用sparse从字面上创建一个新类型进行类型检查时.

(d)在某些特殊情况下与标准C99类型相同的新类型.

虽然只需要很短的时间让眼睛和大脑习惯于像'uint32_t'这样的标准类型,但有些人反对使用它们.

因此,允许使用特定于Linux的"u8/u16/u32/u64"类型及其与标准类型相同的带符号等效项 - 尽管它们在您自己的新代码中不是必需的.

编辑已使用一个或另一组类型的现有代码时,应该符合该代码中的现有选项.

(e)在用户空间中安全使用的类型.

在用户空间可见的某些结构中,我们不能要求C99类型,也不能使用上面的"u32"形式.因此,我们在与用户空间共享的所有结构中使用__u32和类似的类型.

也许还有其他情况,但规则应该基本上是永远不要使用typedef,除非你能清楚地匹配其中一个规则.

通常,具有可以合理地直接访问的元素的指针或结构永远不应该是typedef.

Answer 7

我不认为使用typedef可以进行前向声明.使用struct,enum和union允许在依赖(知道)是双向时转发声明.

风格:在C++中使用typedef非常有意义.处理需要多个和/或可变参数的模板时几乎是必要的.typedef有助于保持命名直线.

在C编程语言中并非如此.使用typedef最常见的目的不是为了混淆数据结构的使用.由于只有{struct(6),enum(4),union(5)}数量的击键用于声明数据类型,因此几乎没有用于结构的别名.该数据类型是联合或结构吗？使用简单的非typdefed声明可以让您立即知道它是什么类型.

注意如何编写Linux,严格避免使用这种别名的废话类型.结果是简约而干净的风格.

Answer 8

事实证明,有利有弊.一个有用的信息来源是开创性的书"专家C编程"(第3章).简而言之,在C中,您有多个名称空间:标签,类型,成员名称和标识符.typedef为类型引入别名并将其定位在标记名称空间中.也就是说,

typedef struct Tag{
...members...
}Type;

定义了两件事.标记命名空间中的一个标记和类型命名空间中的一个类型.所以,你都可以做Type myType和struct Tag myTagType.声明喜欢struct Type myType或Tag myTagType非法.另外,在这样的声明中:

typedef Type *Type_ptr;

我们定义了一个指向Type的指针.所以如果我们宣布:

Type_ptr var1, var2;
struct Tag *myTagType1, myTagType2;

然后var1,var2并myTagType1指向Type但myTagType2不是.

在上面提到的书中,它提到typedefing结构不是很有用,因为它只能使程序员免于编写单词struct.但是,我和许多其他C程序员一样反对.虽然它有时会变得混淆一些名称(这就是为什么它不适合像内核这样的大型代码库)当你想在C中实现多态时,它有助于在这里查看详细信息.例:

typedef struct MyWriter_t{
    MyPipe super;
    MyQueue relative;
    uint32_t flags;
...
}MyWriter;

你可以做:

void my_writer_func(MyPipe *s)
{
    MyWriter *self = (MyWriter *) s;
    uint32_t myFlags = self->flags;
...
}

因此,您可以flags通过内部struct(MyPipe)通过强制转换访问外部成员().对我来说,抛出整个类型比(struct MyWriter_ *) s;每次想要执行此类功能时更容易混淆.在这些情况下,简短的引用是一个大问题,特别是如果你在代码中大量使用这种技术.

最后,typedef与宏相比,ed类型的最后一个方面是无法扩展它们.例如,您有:

#define X char[10] or
typedef char Y[10]

然后你可以宣布

unsigned X x; but not
unsigned Y y;

我们并不真正关心结构,因为它不适用于存储说明符(volatile和const).

Answer 9

让我们从基础开始，然后逐步提高。

这是结构定义的示例：

struct point
  {
    int x, y;
  };

这里的名称point是可选的。

结构可以在其定义期间或之后声明。

在定义期间声明

struct point
  {
    int x, y;
  } first_point, second_point;

定义后声明

struct point
  {
    int x, y;
  };
struct point first_point, second_point;

现在，请仔细注意上面的最后一种情况；struct point如果您决定稍后在代码中创建该类型，则需要编写声明该类型的结构。

输入typedef。如果您打算稍后在您的程序中使用相同的蓝图创建新的结构（结构是自定义数据类型），那么typedef在定义期间使用可能是一个好主意，因为您可以节省一些输入。

typedef struct point
  {
    int x, y;
  } Points;

Points first_point, second_point;

命名自定义类型时的注意事项

没有什么可以阻止您在自定义类型名称的末尾使用 _t 后缀，但 POSIX 标准保留使用后缀 _t 来表示标准库类型名称。

Answer 10

您（可选）为结构指定的名称称为标记名称，并且如前所述，其本身并不是类型。要获取类型需要结构前缀。

除了 GTK+ 之外，我不确定标记名是否像结构类型的 typedef 一样常用，因此在 C++ 中这是可以识别的，您可以省略 struct 关键字并使用标记名作为类型名称：

struct MyStruct
{
  int i;
};

// The following is legal in C++:
MyStruct obj;
obj.i = 7;