为什么C需要使用“struct”关键字而C++不需要？

Question

我一直有点困惑这里发生了什么：

#include <stdio.h>

int main() {  
    timeval tv;
    tv.tv_sec = 1;

    for (;;) {
        select(0, 0, 0, 0, &tv);
        printf("%s\n", "Hello World!");
    }
}

抱歉如果代码无法编译，我只是写了一个快速的示例。

像这样的代码在gcc下不会编译，除非我在使用“struct timeval”之前添加关键字struct。另一方面，g++可以正常处理。

这是C和C++处理结构的差异还是编译器的差异？（我非常专注于C ++，而在这样的行中使用C中的struct始终让我感到困惑）。

- John Humphreys

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我喜欢想象C语言有一个“typedef命名空间”和一个“结构体命名空间”。如果结构体没有被typedef，你需要在它前面显式地加上“struct”来“解析”它的命名空间。你可以想象C++自动将所有结构体都放入“typedef命名空间”中。当然，这并不是实际发生的事情，但我觉得这个思维模型很有用。 - Rooke

C需要关键字，因为这是它的语法。我不确定这里正在询问什么。您是否想知道设计理念？ - Maxpm

@Rooke，为了更加混淆，"typedef" 命名空间实际上是对象命名空间；typedef 是一种存储类，就像 static、extern 和 auto 一样，因此 typedef 声明在语法上与对象声明相同。 - Simon Richter

@Rooke，这基本上就是发生的事情了，C结构体标签在它们自己的命名空间中，而且..就像Simon所说的typedef命名空间一样。在原始的K+R C中，所有结构成员的名称都在一个公共命名空间中 - 这就是为什么古老的系统结构体（如“struct stat”）都有前缀（st_dev、st_ino、st_mode...），以避免与其他结构体的成员发生冲突。每个这样的名称都与类型和偏移量相关联，而不是它所在的结构体。因此，->运算符不关心左侧的指针类型。不过这个问题很早就被解决了。 - greggo

Answer 1

从语法上讲，两者都几乎相同地对待struct。只有C++添加了一条额外的规则，允许在没有歧义的情况下省略struct（和class）关键字。

如果存在歧义，也需要在某些地方使用struct关键字。一个臭名昭著的例子是在POSIX系统上的stat，它有一个struct stat 和一个函数stat。

- Jens Gustedt

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在Linux中，还有一个处理信号的例子或struct sigaction和int sigaction(...)方法（来自signal.h），其中如果要使用struct关键字，则需要对其进行结构化。 - Patryk

我想说，结构体基本上和类相同，只是结构体默认成员的导出属性为“public”，而类的默认成员导出属性为“private”。 - matiu

为什么不能省略它？只是隐式的typedef。 - undefined

这不仅仅是隐式的typedef，而是“除非有其他人意外地已经使用该名称来表示其他内容的隐式typedef”。这在很大程度上取决于上下文，并且可能会导致您的头文件在大多数情况下正常工作，但在某些用户（或第三方头文件）使用相同名称的情况下会失败，原因是不明确。 - undefined

Answer 2

考虑 C++ 的原始想法（或者说，当它只是一个想法时，“带类的 C”），即面向对象的语言，可以与 C 兼容，以至于大多数有效的 C 程序也是有效的 C++ 程序。

C++ 通过从 C 的 struct 开始添加一些更多功能来构建其类模型：

1. 继承（尽管你可以通过将 struct 的第一个成员设为你要“继承”的 struct 来接近此目标）。 2. 信息隐藏（通过 public、private 等） 3. 成员方法（最初通过宏转换为 struct 外的 C 代码，并添加了一个 this 参数 - 许多实现仍然很相似）。

在这一点上有两个问题。首先，默认访问权限必须为 public，因为 C 没有信息隐藏，因此从 C++ 的角度来看，所有内容都是 public。为了良好的面向对象，应该默认为 private。通过添加 class 来解决这个问题，它与 struct 几乎完全相同，除了默认值为 private 而不是 public。

另一个问题是，这种面向对象的思想应该将 timeval 或任何其他类/struct 与 int 或 char 等放在同一“地位”，而不是在代码中经常被注释为特殊的。通过放宽一个规则，即在声明该类型的变量时，必须将 struct（或class）放在类型名称之前，解决了这个问题。因此，struct timeval tv 可以变成 timeval tv。

这随后影响了后来的 C 语法 OO 语言，例如 Java 和 C#，以至于例如只有较短的形式（timeval tv）才是 C# 中有效的语法。

- Jon Hanna

Answer 3

我认为这是两种语言的设计决策。

C 中的结构体只是有不同用途的结构记录，与内置类型不同。

C++ 具有构造函数和运算符重载，因此它们像类型一样使用。

struct foo x;         // create a structure of pattern foo
typedef foo foo_type; // "define" a type
foo_type x;           // create an instance of type foo_type

C++：

foo x; // create an instance of type foo

顺便提一下，在C++中仍然允许使用struct foo。相对于使用typedef定义的foo，struct foo更易于解析，因为名称查找更简单。

- Pubby

Answer 4

这就是C语言的样子。因此，在C中，以下模式非常常见:

typedef struct YourStructure
{
   int x;
   // more fields
} YourStructure;

然后您可以像在C++中一样引用它。

- Krizz

Answer 5

这只是两种语言的不同之处。C++在其结构体语法上更加宽容。

- David Heffernan

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"宽容" 这个词并不适合。 - Šimon Tóth

因为这是关于命名空间而不是关于宽容度的问题。 - Šimon Tóth

从程序员的角度来看，C++结构体语法更加宽容。这是最重要的一点。我怀疑变化的动机与命名空间无关。动机肯定是为了让编码人员的生活更加轻松和简单。 - David Heffernan

@BasileStarynkevitch，C++从C中继承了相同的“命名空间”类型。它只有一条额外规则，将标记命名空间中的标识符解释为类型。请参阅我的答案以获取示例。 - Jens Gustedt

@BasileStarynkevitch 我知道你谈论命名空间时的意思。我只是认为这是一个实现细节，从提问者的角度来看并不特别有启发性。 - David Heffernan

Answer 6

当然，C语言是最早采用这种方式的。在C++中，结构体和类几乎是相同的，如果每个类变量都需要使用class关键字来定义，那将非常不方便。因此，为了简化操作，两者被统一起来了。

- Mark Ransom