在 C 中强制执行强类型检查（typedefs 的类型严格性）

Question

有没有办法对相同类型的 typedef 强制执行显式强制转换？我必须处理 utf8，有时我对字符数和字节数的索引感到困惑。所以最好有一些 typedef：

typedef unsigned int char_idx_t;
typedef unsigned int byte_idx_t;

此外，您需要在它们之间进行显式转换：

char_idx_t a = 0;
byte_idx_t b;

b = a; // compile warning
b = (byte_idx_t) a; // ok

我知道 C 中不存在这样的功能，但也许你知道一个技巧或编译器扩展（首选 gcc）可以做到这一点。

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编辑 总的来说，我仍然不太喜欢匈牙利符号。由于项目编码约定，我无法将它用于这个问题，但我现在在另一个类似的情况下使用它，其中类型也相同并且含义非常相似。我不得不承认：它有帮助。我永远不会去声明每个整数都以“i”开头，但就像 Joel 的重叠类型示例一样，它可以挽救生命。

Answer 1

如果您正在编写 C++，您可以创建两个具有不同名称的相同定义的类，它们是无符号整数的包装器。我不知道在 C 中做你想做的事的技巧。

Answer 2

你可以这样做：

typedef struct {
    unsigned int c_idx;
} char_idx;

typedef struct {
    unsigned int b_idx;
} byte_idx;

然后你会看到你什么时候使用每个：

char_idx a;
byte_idx b;

b.b_idx = a.c_idx;  

现在更清楚它们是不同的类型，但仍然可以编译。

Answer 3

对于“句柄”类型（不透明的指针），Microsoft 使用了声明结构然后 typedef'ing 指向结构的指针的技巧：

#define DECLARE_HANDLE(name) struct name##__ { int unused; }; \
                             typedef struct name##__ *name

然后代替

typedef void* FOOHANDLE;
typedef void* BARHANDLE;

他们这样做：

DECLARE_HANDLE(FOOHANDLE);
DECLARE_HANDLE(BARHANDLE);

所以现在，这行得通：

FOOHANDLE make_foo();
BARHANDLE make_bar();
void do_bar(BARHANDLE);

FOOHANDLE foo = make_foo();  /* ok */
BARHANDLE bar = foo;         /* won't work! */
do_bar(foo);                 /* won't work! */   

Answer 4

使用棉绒。请参阅Splint:Types 和strong type check。

强大的类型检查经常揭示 编程错误。夹板可以检查 更严格的原始 C 类型 比典型的编译器更灵活（4.1） 并提供布尔类型支持 (4.2)。此外，用户可以定义 提供的抽象类型 信息隐藏 (0)。

Answer 5

在 C 中，编译器强制执行的用户定义类型之间的唯一区别是结构之间的区别。任何涉及不同结构的 typedef 都可以使用。您的主要设计问题是不同的结构类型是否应该使用相同的成员名称？如果是这样，您可以使用宏和其他坏血病技巧来模拟一些多态代码。如果不是，你真的致力于两种不同的表现形式。例如，您是否希望能够

#define INCREMENT(s, k) ((s).n += (k))

并在byte_idx 和char_idx 上使用INCREMENT？然后对字段进行相同的命名。

Answer 6

您询问了扩展程序。 Jeff Foster 的CQual 非常好，我认为它可以完成您想要的工作。

Answer 7

您想要的称为“强类型定义”或“严格类型定义”。

一些编程语言 [Rust, D, Haskell, Ada, ...] 在语言级别对此提供了一些支持，而 C[++] 则没有。有人提议将其包含在名为“opaque typedef”的语言中，但未被接受。

虽然缺乏语言支持确实不是问题。只需将要别名的类型包装到一个新类中，该类恰好具有 1 个类型为 T 的数据成员。大部分重复可以通过模板和宏来分解。这种简单的技术与直接支持的编程语言一样方便。

Answer 8

使用BOOST_STRONG_TYPEDEF中定义的强类型定义

Answer 9

使用 C++11，您可以使用枚举类，例如

enum class char_idx_t : unsigned int {};
enum class byte_idx_t : unsigned int {};

编译器将强制在两种类型之间进行显式转换；它就像一个薄包装类。不幸的是，您不会有运算符重载，例如如果您想将两个 char_idx_t 加在一起，则必须将它们转换为 unsigned int。