为什么 typedef 名称在 C 中的结构声明中使用了两次？

Question

在研究 C 中的队列时，我遇到了一个类似于下面的示例。为什么结构在花括号的开头和之后都命名？为什么在添加相同类型的项目时在结构内部再次使用结构类型？这些东西是多余的还是有道理的？

typedef void* vpoint_t;

typedef struct queue_item_t{
  vpoint_t void_item;
  struct queue_item_t* next;
} queue_item_t;

Answer 1

typedef struct queue_item_t {     // 1
  vpoint_t void_item;
  struct queue_item_t* next;      // 2
} queue_item_t;                   // 3

首先，请注意，整个语句定义了一个typedef。

3) 是说我们正在定义的新类型（通过typedef）将命名为queue_item_t。

1) 结构的名称（我们正在给它一个新名称）命名为struct queue_item_t。这是它的全名，包括前面的struct。

2) 因为新类型还不存在（请记住，我们仍在定义它的过程中），我们必须使用它迄今为止唯一的名称，即struct queue_item_t，来自1)。

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请注意，您可以有匿名struct 定义，这允许您在1) 中省略名称。一个简单的例子：

typedef struct {
   int x, y, z;
} vector3;

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但是，在您的示例中，由于我们需要能够引用自身的结构，因此 next 指针必须具有已定义的类型。我们可以通过前向声明结构体，对它进行类型定义，然后使用typedefd 类型为next 定义结构体：

struct _queue_item;                           // 4

typedef struct _queue_item queue_item_t;      // 5

struct _queue_item {                          // 6
  vpoint_t void_item;
  queue_item_t* next;                         // 7
}

4) 声明struct _queue_item 存在，但尚未提供它的定义。

5) typedef queue_item_t 与struct _queue_item 相同。

6)现在给出结构的定义...

7) ...使用我们的typedef'd queue_item_t。

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说了这么多……在我看来，please don't use typedefs for structs。

struct queue_item {
    void *data;
    struct queue_item *next;
}

简单而完整。您可以设法输入这六个额外的字符。

来自Linux Kernel coding style：

第 5 章：类型定义

请不要使用“vps_t”之类的东西。 将 typedef 用于结构和指针是一个错误。当你看到一个

  vps_t a;

在源代码中，它是什么意思？ 相反，如果它说

  struct virtual_container *a;

您实际上可以分辨出“a”是什么。

有一些例外，您可以阅读。

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最近的一些相关问题：

• Why use an opaque “handle” that requires casting in a public API rather than a typesafe struct pointer?

• Does casting a pointer back and forth from size_t or uintptr_t break strict aliasing?

Answer 2

让我们稍微修改一下声明，让讨论更容易理解：

typedef struct queue_item {
  vpoint_t void_item;
  struct queue_item* next;
} QueueItemType;

C 支持几种不同的命名空间；为联合、结构和枚举类型上的标记名称保留一个名称空间。在这种情况下，标签名称为queue_item。另一个名称空间是为常规标识符保留的，包括 typedef 名称，例如 QueueItemType。

next 成员被用来指向另一个 struct queue_item 类型的实例（即队列中的下一个项目）。它被声明为指向struct queue_item 的指针有两个原因：

• 结构类型不能包含自身的实例；一方面，类型必须无限大（struct queue_item 包含一个成员 next，这是一个 struct queue_item，其中包含一个成员 next，这是一个 struct queue_item，其中包含一个成员 next , 无限);

• 结构类型定义直到结束} 才完整，并且您不能声明不完整类型的实例。但是，您可以声明一个指向不完整类型的 指针，我们在下面这样做：

  struct queue_item *next;

为什么不用QueueItemType *next; 而不是struct queue_item *next？同样，在声明 next 时，结构类型定义并不完整； typedef 名称 QueueItemType 尚不存在。但是，标签名称queue_item 已经对编译器可见，因此我们可以使用struct queue_item 类型声明指针。

由于标记名称和 typedef 名称占用不同的名称空间，因此可以为标记名称和 typedef 名称使用相同的名称而不会发生冲突。编译器通过 struct 关键字的存在来消除两者之间的歧义。

Answer 3

首先，我建议永远不要使用结构名称和相同的类型名称。使用typedef struct QUEUE_ITEM {...} queue_item_t;

至于问题：如果你想做一个“递归数据结构”，也就是一个有指向自身实例的指针的数据结构，那么你必须能够告诉编译器“这个字段是一个指向我们自己。你还不完全了解我们的样子，因为我仍在定义它，所以只需为指针保留空间”。为此，您声明

struct T {
    ...
    struct T *ptr;
    ....
};

使用最后的 } queue_item_t; 为结构创建一个新名称。

Answer 4

"struct foo {...}" 是一回事。它定义了一个结构，你需要在你使用它的每个地方输入“struct foo”。

"typedef ... foo" 定义了一个新类型，因此您只需在使用它的地方键入“foo”即可。

“typedef struct foo {...} foo”是一个习惯用法，因此您可以同时使用两者，很可能只是“foo”来节省击键和视觉污染。