在C语言和C++中typedef struct的区别

Question

这在C++中会报错，但在C中不会：

typedef struct nodes
{
    int data;
    struct node *next;
}node;

在C++中，它会出现以下错误。

/home/DS cpp/linkedlist.cpp|10|error: conflicting declaration ‘typedef struct nodes node’|
/home/DS cpp/linkedlist.cpp|9|error: ‘struct node’ has a previous declaration as ‘struct node’|
||=== Build failed: 2 error(s), 0 warning(s) (0 minute(s), 0 second(s)) ===|

为了在C++中使其正常工作，我必须将其更改为：

typedef struct node
{
    int data;
    struct node *next;
}node;

我不明白为什么会发生这种情况，我想知道在C和C++中执行的顺序，以便我能够理解它。

- Achyut Rastogi

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你知道在C++中不需要使用typedef吗？“让它起作用”的正确方法是struct node { int data; node* next;};。请注意，翻译并未更改原意，而只是使其更加简洁易懂。 - juanchopanza

“执行顺序”与任何事情有什么关系？ - Lightness Races in Orbit

@alk，在C语言中是有效的，struct node*声明了一个新类型，与struct nodes不同。 - Jonathan Wakely

@MikeHousky：指针已知，只是不知道它所指的内容，除此之外它是一个“struct”对象。该指针可读可写。 - alk

@MikeHousky：允许声明不完整类型的指针有点必要。 - Lightness Races in Orbit

Answer 1

让我们分析一下你的代码：

typedef struct nodes
{
    int data;
    struct node *next;
}node;

这段代码声明并定义了一个名为nodes的结构体类型，它有两个成员，并声明了一个类型别名node以便我们只需使用该别名即可引用它。

在C++中，成员声明struct node *next自动前向声明了一个名为node的类型。这将与你的typedef目标node产生冲突：就好像你试图给两个类型赋予相同的名称一样。

在C中，没有冲突，因为名为node的类型实际上只能被称为struct node。

第二个代码片段有效是因为，在解析成员声明struct node时已经存在了，所以不会有新的类型前向声明……而且由于你只是在同一个typedef语句中重命名它，C++并不真正关心，知道它们都是同一种类型（struct T 是 T；区别在于语法，而不是名称）。

[C++11: 7.1.3/3]: In a given non-class scope, a typedef specifier can be used to redefine the name of any type declared in that scope to refer to the type to which it already refers. [ Example:

typedef struct s { / ... / } s;
typedef int I;
typedef int I;
typedef I I;

—end example ]

[C++11: 7.1.3/6]: In a given scope, a typedef specifier shall not be used to redefine the name of any type declared in that scope to refer to a different type. [ Example:

class complex { / ... / };
typedef int complex; // error: redefinition

—end example ]

当然，在C++中，这一切都是无关紧要的，你只需要写下以下代码：

struct node
{
   int data;
   node* next;
};

你不需要使用 typedef 来隐藏 elaborated-type-specifier 中的 struct。

- Lightness Races in Orbit

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当你不得不深入阅读一份1,338页的文件（其中库从第424页开始，因此语言部分只占整个文件的三分之一）才能回答关于名称和作用域的基本问题时，你就可以看出为什么有些人认为C++太复杂了。 :^) - Mike Housky

@MikeHousky：这太荒谬了。 - Lightness Races in Orbit

@LightnessRacesinOrbit：听起来确实是这样。我还不得不提到Java 8语言规范是一份有788页的PDF文档，而这仅仅是该语言的规范，没有平台API或VM规范。然而奇怪的是，似乎没有人认为这使Java变得太复杂了。我认为，严肃的编程语言无法同时以完整和简单的方式进行规范。 - Christian Hackl

@LightnessRacesinOrbit：实现它肯定是非常复杂的，但使用它至少99%的时间并不那么复杂。我认为C++被认为是一个复杂的野兽，主要是因为(1)它经常被错误地用作带类和手动内存管理的C语言，(2)它比其他语言更接近系统，自然会让你面临更多与系统相关的问题。结构体typedef的技术细节从语言角度来看是有趣的，但肯定不会阻止程序员完成工作(例如：OP已经解决了这个问题)。 - Christian Hackl

@AchyutRastogi：在C++中使用typedef并不是无用的。这个例子是人为制造的：它没有任何“用途”，只是在展示语言的特定规则。 - Lightness Races in Orbit

Answer 2

你提供的C语言示例应该是错误的。你使用了一个未被struct node定义的标签名（node）。

在这两个选择中，第二个是需要使用的。我倾向于简洁一些：

typedef struct node_t
{
    int data;
    struct node_t *next;
} node_t;

在C或C++中，标签名称拥有自己的命名空间，因此在使用标记和typedef名称时不会出现问题。在C中，这允许您使用node_t或struct node_t来引用此结构类型。如果已声明类型名称不存在，则C++将搜索标签名称以查找类型名称，因此上述双重定义是不必要的，但也无害。

在两种语言中，在类型完全定义之前的任何时候都需要显式的struct node_t版本，因此任何自我引用和任何前向引用都将使用struct版本。我更喜欢在头文件中使用它，主要是因为它减少了#include指令的顺序问题。

PS：这在两种语言中都可以工作（请参见LRIO的答案，了解C ++ 11标准的指针），并且已经在足够多的双语甚至纯C ++头文件中使用，因此很可能不会很快消失），因此这是一种非常简单而有效的方法。

- Mike Housky

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一个未命名的结构体typedef会更好（在两种语言中）typedef struct {} my_struct_t;，不是吗？我不知道...你对此有什么看法？有什么缺点吗？ - nonsensation

据我所知，在C语言中，除非你有一个标记名称，否则无法使用前向引用来引用my_struct_t类型。 struct my_struct_t *ptr不起作用，如果没有看到my_struct_t的完整声明，则my_struct_t *ptr也不起作用。 如果使用和定义在单独的头文件中，则存在包含顺序问题。 如果引用是循环的并且在单独的头文件中，则存在一个无法解决的包含顺序问题。 - Mike Housky

开头的句子是不正确的；代码完全有效，但非常不正统，是 C 语言中不可避免的错误。typedef 语句引入了三个类型名称：struct nodes（在语句结束时已经完成），node（struct nodes 的同义词）和一个不完整的类型 struct node。这个不完整的类型与 struct nodes 是分开的；struct nodes 类型仅包含指向此其他类型的指针。您无法使用 next 指针创建 nodes 列表而不进行滥用转换；struct node 与 struct nodes 是不同的。 - Jonathan Leffler

请注意，POSIX 保留以“_t”结尾的单词作为类型名称；在您自己的代码中使用此约定并不一定是一个好主意。 - Jonathan Leffler

@JonathanLeffler 赞同 POSIX 信息。我之前不知道这个...但是即使他们是最后一个大规模使用者，POSIX 也不是标准 C。至于第一句话，我对 C 和 C++ 都感到失望，因为似乎允许实例化包含指向不完整类型的指针的结构体。 - Mike Housky