如何禁用对不透明变量的整数赋值 (0)？

Question

我有一个模块，我想对其客户端隐藏其实现。

我选择声明一个不透明类型，它实际上是一个指向仅在实现中定义的结构的指针。

一切都工作正常，除了我可以将零值分配给这种类型的变量，这是我想避免的。

中的示例

这是 C头文件 foo.h

/* foo.h */
typedef struct foo *foo_t; /* <- sorry this was obviously flawed, the '*' was missing */


extern void foo_create( foo_t *t );
extern void foo_destroy( foo_t *t );
extern void foo_tile( foo_t x );

实现文件 foo.c

/* foo.c */

#include <stdlib.h>

#include "foo.h"

struct foo {
    int some_member;
};

void foo_create( foo_t *t )
{
    if ( *t==0 ) {
        *t = malloc( sizeof(struct foo) );         
    }
}

void foo_destroy( foo_t *t )
{
    if ( *t!=0 ) {
        free(*t);
        *t    = 0;
    }
}


void foo_tile( foo_t t )
{
    t->some_member++;
}

现在这是使用该模块的示例客户端： bar.c：

#include "foo.h"

int main( int argc , char **argv )
{
    foo_t toe;

    foo_create( &toe );
    toe    = 0;  /* <-- How to make the compiler (gcc) refuse this? */
    toe    = 1;  /* <--- the compiler rejects this YAY!!            */
}

不透明类型实际上是一个指向动态分配结构的指针； 如果我将值 0 赋给它，则会导致内存泄漏，如果编译器拒绝将 0 赋给该不透明指针，则可以避免这种情况。

编译器不接受将非空值分配给指针，因此我认为通过多一点努力也可以实现零值。

是否可以禁用此分配？我怎样才能做到这一点？ 如果需要使用一些 C++ 或 gcc 特定的构造，我会同意，尽管纯 C 解决方案会很好。

提前致谢。

Answer 1

首先，您的 typedef 是错误的： typedef struct foo foo_t; （因此它是您的 main，否则编译器将捕获对结构的赋值）。

对于不透明类型，通常会执行以下操作：typedef struct foo *foo_t;。否则，您的 toe 将不会是您发布的示例中的指针（这就是为什么您必须使用 & 传递它）。考虑到 foo_create 中的 malloc，我很确定您输入了错误的 typedef。

其次，问问自己，如何释放内存？通过使用清理函数（foo_destroy），对吧？用户应该将此指针传递给清理函数。

所以考虑一下：如果用户无知到给它分配一个整数，为什么她不会无知到忘记清理？

编辑

Stéphane Gimenez 评论 typedef struct foo foo_t 是OP想要的。我想强调这一点：

客户端可以对这种类型的对象做的唯一事情是
获取它的地址，产生一个不透明的指针。

Answer 2

我不确定你能这样做。编译器将在 main() 中失败：

    toe    = 0;  /* <-- How to make the compiler (gcc) refuse this? */

它也会在 foo_destroy() 中失败：

    void foo_destroy( foo_t *t )
    {
        if ( *t!=0 ) {
            free(*t);
            *t    = 0;  /* compiler refuses this also */
        }
    }

您可以尝试直接从 foo_create() 返回分配的内存，而不是传入 foo_t 参数（模拟构造函数）：

extern foo_t * foo_create( void );

foo_t * foo_create( void )
{
    foo_t * t;

    t = malloc( sizeof(struct foo) );  

    return(t);       
}

int main( int argc , char **argv )
{
    foo_t * toe;

    toe = foo_create();

    toe = 0; /* Clearly a memory leak via reassignment */
    ...
}

Answer 3

你的想法是错误的。您将如何启动本地 foo_t 变量？如果你输入

void bar(void)
{
  foo_t var;
}

，那么 var 将包含垃圾。使其干净的唯一方法是输入

void bar(void)
{
  foo_t var = NULL;
}

或 0 （如果您愿意），但这应该会发出警告。因此，您问题中的代码并不安全，它可能会崩溃。

您可以做的就是向 foo_tile 添加 nonnull 属性，即：

void foo_tile( foo_t t ) __attribute__((nonnull(1)));

这将阻止 foo_tile(NULL); ，并且在某些编译器中，即使

foo_t var = NULL;
foo_tile(var);

它可能只是使其成为警告，而不是硬错误。