如何在C语言中声明一个结构体头文件，以便多个文件可以使用？

Question

如果我有一个包含结构体的source.c文件：

struct a { 
    int i;
    struct b {
        int j;
    }
};

这个结构体应该如何在另一个文件（例如func.c）中使用？

我应该创建一个新的头文件，在那里声明结构体并在func.c中包含该头文件吗？

还是应该在头文件中定义整个结构体，并在source.c和func.c中都包含它？如何在两个文件中将结构体声明为extern？

我应该使用typedef吗？如果是，怎么做？

- Manoj

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请注意，结构定义不是有效的C语言。在struct b的右括号后面至少应该有一个分号，但是您的结构体a声明了一个未使用的类型（您可能需要在内部右括号之后、分号之前定义一个成员名称，例如k）。 - Jonathan Leffler

Answer 1

如果其他文件 func.c 要使用这个结构体，该怎么做？

当一个类型在文件中被使用时（例如 func.c 文件），它必须是可见的。最糟糕的方法是将其复制粘贴到每个需要它的源文件中。

正确的方法是将其放在头文件中，并在需要时包含此头文件。

我们应该打开一个新的头文件，在其中声明该结构体并将该头文件包含在 func.c 中吗？

这是我更喜欢的解决方案，因为它使代码高度模块化。我会编写您的结构体如下：

#ifndef SOME_HEADER_GUARD_WITH_UNIQUE_NAME
#define SOME_HEADER_GUARD_WITH_UNIQUE_NAME

struct a
{ 
    int i;
    struct b
    {
        int j;
    }
};

#endif

我会将使用这种结构的函数放在同一个头文件中（那些“语义上”属于其“接口”的函数）。

通常，我可以根据结构体名称命名文件，并再次使用该名称选择头文件保护定义。

如果您需要使用指向结构体的指针声明函数，则不需要完整的结构体定义。只需使用简单的前向声明即可：

struct a ;

这样就足够了，而且它减少了耦合。

或者我们可以在头文件中定义整个结构，并将其包含在source.c和func.c中吗？

这是另一种方式，相对容易一些，但不太模块化：某些仅需要您的结构才能工作的代码仍然必须包括所有类型。

在C ++中，这可能会导致有趣的复杂性，但这超出了主题（没有C ++标签），因此我不会详细说明。

那么如何在两个文件中将该结构声明为extern？

我看不出重点所在，但Greg Hewgill在他的帖子How to declare a structure in a header that is to be used by multiple files in c?中提供了非常好的答案。

我们应该typedef它吗？如何typedef？

• 如果您使用的是C ++，则不要。
• 如果您使用的是C，则应该。

原因是C结构管理可能很麻烦：您必须在使用它的每个地方都声明struct关键字：

struct MyStruct ; /* Forward declaration */

struct MyStruct
{
   /* etc. */
} ;

void doSomething(struct MyStruct * p) /* parameter */
{
   struct MyStruct a ; /* variable */
   /* etc */
}

使用typedef可以让你在不需要写struct关键字的情况下编写代码。

struct MyStructTag ; /* Forward declaration */

typedef struct MyStructTag
{
   /* etc. */
} MyStruct ;

void doSomething(MyStruct * p) /* parameter */
{
   MyStruct a ; /* variable */
   /* etc */
}

重要的是你仍然为结构体命名。写成：

typedef struct
{
   /* etc. */
} MyStruct ;

只需创建一个具有typedef名称的匿名结构体，您将无法进行前向声明。因此，请遵循以下格式：

typedef struct MyStructTag
{
   /* etc. */
} MyStruct ;

因此，您可以在任何想要避免添加struct关键字的地方使用MyStruct，并在typedef无法工作（即前向声明）时仍然使用MyStructTag。

编辑：

更正了关于C99结构体声明的错误假设，如Jonathan Leffler所指出的那样。

2018-06-01编辑：

Craig Barnes 在他的评论中提醒我们，您不需要为结构体“标签”名称和其“typedef”名称保留单独的名称，就像我为了清晰起见而上面所做的那样。

实际上，上面的代码可以写成：

typedef struct MyStruct
{
   /* etc. */
} MyStruct ;

据我所知，这实际上是C++在幕后使用其更简单的结构声明来保持与C兼容的方式：

// C++ explicit declaration by the user
struct MyStruct
{
   /* etc. */
} ;
// C++ standard then implicitly adds the following line
typedef MyStruct MyStruct;

回到C语言，我见过两种用法（分别使用不同的名称和相同的名称），我不知道有什么缺点，因此如果你不使用C单独的“命名空间”来区分结构体和其他符号，使用相同的名称可以使阅读更简单。

- paercebal

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你能否评论或指出C99标准的哪个部分支持你的“如果你正在使用C99，请勿”评论？ - Jonathan Leffler

你说得对。最近我测试了一下C99，惊讶地发现当我用C++的方式时，我的未typedef的struct无法被识别。我搜索了编译器选项，并查阅了所有可得到的标准文档，但没有找到任何能够解释这种情况的解释...... - paercebal

无论如何，感谢您的评论。我现在已经纠正了它。 - paercebal

不需要为“struct”标签和“typedef”名称使用不同的名称。C语言为“struct”标签使用了不同的命名空间，因此您可以同时使用“MyStruct”。 - Craig Barnes

@CraigBarnes 你说得对，但我希望通过阅读代码就能清楚地表达这一点。如果我给了相同的名称，可能会让C语言新手在同一“声明”中需要两次编写名称而感到困惑。我将添加一条注释提及您的评论。谢谢！ - paercebal

Answer 2

如果一个结构定义将要在多个源文件中使用，那么您应该将其放在头文件中。然后在需要使用该结构的任何源文件中包含该头文件。

extern声明不用于结构定义，而是用于变量声明（即，您已定义了某个具有结构类型的数据值）。如果您想要在多个源文件中使用同一变量，请在头文件中声明为extern：

extern struct a myAValue;

接下来，在一个源文件中定义实际变量：one

struct a myAValue;

如果您忘记执行此操作或者意外在两个源文件中定义了它，链接器会告诉您这一点。

- Greg Hewgill

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你可能会遇到链接错误，也可能不会。在C语言中，链接模型允许使用“common”定义，因此多个没有初始化程序（也许具有相同的初始化程序）的定义可能会起作用。这是一种“常见扩展”。我相信有些编译器还支持缺失定义。 - Jonathan Leffler

然后，在一个源文件中定义实际变量：; …或者意外地在两个源文件中定义它… :) - Johannes Schaub - litb

我用过的一种解决声明/定义问题的技巧是，在头文件顶部有条件地将GLOBAL定义为extern或空，然后将变量声明为GLOBAL struct a myAValue;。在大多数源文件中，您可以安排使用#define GLOBAL extern版本（_声明_变量），并且在恰好一个源文件中，它会导致使用空定义，从而_定义_变量。 - TripeHound

在C语言中，你可以将结构体名称与typedef名称相同，但在C++中不行。 - xuhdev

Answer 3

a.h:

#ifndef A_H
#define A_H

struct a { 
    int i;
    struct b {
        int j;
    }
};

#endif

好的，现在你只需要将a.h包含到想要使用这个结构体的文件中。

- fmsf