如何正确定义处理不透明指针的内联函数？答案

【问题标题】：How to correctly define inline functions that handle opaque pointers?如何正确定义处理不透明指针的内联函数？
【发布时间】：2020-08-06 19:07:30
【问题描述】：

如何正确定义根据 C99 标准取消引用不透明指针的内联函数？假设我在三个文件中组织了一个程序：

opaq.h：

typedef struct Opaq Opaq;

Opaq* opaq_init(void* ptr, int size);
void opaq_free(Opaq* o);
inline int opaq_size(Opaq* o);

opaq.c：

#include <stdlib.h>
#include "opaq.h"

struct Opaq {
    void* ptr;
    int size;
};

Opaq* opaq_init(void* ptr, int size)
{
    Opaq* o = malloc(sizeof(*o));

    o->ptr = ptr;
    o->size = size;

    return o;
}

void opaq_free(Opaq* o)
{
    free(o);
}

int opaq_size(Opaq* o)
{
    return o->size;
}

main.c:

#include <stdlib.h>
#include "opaq.h"

int main(void)

{
    Opaq* o;
    int size;

    o = opaq_init(NULL, 3);
    size = opaq_size(o);
    opaq_free(o);

    return 0;
}

我希望将opaq_size 内联到main.c。据我所知，这种内联是可能的，因为内联可以在链接期间发生。但是，尝试使用 GCC 编译它会给出以下警告：

$ gcc -Winline -o main main.c opaq.c
In file included from main.c:2:0:
opaq.h:5:12: warning: inline function ‘opaq_size’ declared but never defined
 inline int opaq_size(Opaq* o);

在 opaq.h 中使用关键字 extern 会给出相同的警告。使用-fgnu89-inline 编译可以解决警告，但是反汇编main 会发现实际上没有发生内联。请注意，我无法在标题中定义函数（如static inline），因为结构定义超出范围。

【问题讨论】：

AFAIK，链接时优化内联完全独立于inline关键字请求的编译时内联，而后者固有地要求函数的代码包含在（或包含into) 正在编译的翻译单元。
如果函数以任何方式取消引用该指针，则不能内联使用不透明指针的函数。如果可以，指针将不再是不透明的。

标签： c inline opaque-pointers

【解决方案1】：

据我所知，这种内联是可能的，因为内联可以在链接期间发生。

不，编译器不能内联它不知道的东西。经典链接器也无法做到这一点，因为目标文件已经编译。

不透明指针的意义在于使翻译单元独立于指针背后的类型（通常是为客户提供稳定的 ABI），因此不清楚您要完成什么。如果您以任何方式内联，包括 LTO（链接时间优化）之类的东西，它们将不再是独立的。

总之，如果您不需要它提供的保证，请不要使用不透明指针。

【讨论】：

【解决方案2】：

我希望 opaq_size 在 main.c 中内联。据我所知，这种内联是可能的，因为内联可以在链接期间发生。

是和不是。在任何情况下，C 都无法要求内联。特别是，inline 关键字未指定具有该效果——它用作提示，而不是指令。但是，inline 关键字提出了与不透明类型不兼容的其他要求。具体来说，如果函数在特定翻译单元中声明为inline，则该函数的内联定义也必须出现在 TU 中。如果所讨论的函数必须操作其类型对 TU 不透明的对象，则您无法满足该要求。

如果您的 C 实现能够进行链接时内联，则打开启用该功能所需的任何选项。如果它提供选项或语言扩展来请求对特定函数执行此类内联，则使用它们。您想要的结果取决于特定于实现的行为，并且在您选择的特定实现中可能对您可用，也可能不可用。

【讨论】：