C 中的不透明指针是什么？

Question

我可以知道C中不透明指针概念背后的用法和逻辑吗？

Answer 1

不透明指针是一种不透露底层数据细节的指针（根据字典定义：不透明：形容词；无法看透；不透明）。

例如，您可以在头文件中声明（这是来自我的一些实际代码）：

typedef struct pmpi_s *pmpi;

它声明了一个类型 pmpi ，它是一个指向不透明结构的指针 struct pmpi_s，因此您声明为 pmpi 的任何内容都将是一个不透明指针。

该声明的用户可以自由编写如下代码：

pmpi xyzzy = NULL;

无需知道结构的实际“定义”。

然后，在了解定义的代码中（即提供 pmpi 处理功能的代码），您可以“定义”该结构：

struct pmpi_s {
    uint16_t *data;     // a pointer to the actual data array of uint16_t.
    size_t sz;          // the allocated size of data.
    size_t used;        // number of segments of data in use.
    int sign;           // the sign of the number (-1, 0, 1).
};

并轻松访问它的各个字段，这是用户可以使用的头文件无法做到这一点。

更多信息可以在维基百科页面上找到不透明指针。

它的主要用途是对您的用户隐藏实施细节封装（不管 C++ 人群会告诉你什么）已经存在很长时间了:-)

你只想发布足够的关于你的库的详细信息，以便用户有效地使用它，仅此而已。< /em> 发布更多信息可以为用户提供他们可能依赖的详细信息（例如，大小变量 sz 位于结构中的特定位置，这可能会导致他们绕过您的控件并进行操作） 然后你就会直接

找到你的客户 。当您更改内部结构时，您会强烈抱怨如果没有该结构信息，您的 API 仅限于您提供的内容，并且您对内部结构的操作自由得以维持。

Answer 2

不透明指针用于编程接口 (API) 的定义中。

通常，它们是指向不完整结构类型的指针，声明如下：

typedef struct widget *widget_handle_t;

它们的目的是为客户端程序提供一种方法来保存对 API 管理的对象的引用，而不透露有关该对象的实现的任何信息（除了其在内存中的地址） （指针本身）。

客户端可以传递对象，将其存储在自己的数据结构中，并比较两个这样的指针是否相同或不同，但它不能取消引用指针来查看对象中的内容。

这样做的原因是为了防止客户端程序变得依赖于这些细节，以便可以升级实现而无需重新编译客户端程序。

因为不透明指针是类型化的，所以有很好的类型安全措施。如果我们有：

typedef struct widget *widget_handle_t;
typedef struct gadget *gadget_handle_t;

int api_function(widget_handle_t, gadget_handle_t);

如果客户端程序混淆了参数的顺序，编译器将会发出诊断，因为 struct gadget * 正在转换为 struct widget * 没有强制转换。

这就是为什么我们定义没有成员的 struct 类型的原因；每个具有不同新标签的 struct 声明都会引入与先前声明的 struct 类型不兼容的新类型。

客户变得依赖意味着什么？假设 widget_t 具有宽度和高度属性。如果它不是不透明的并且看起来像这样：

typedef struct widget {
  short width;
  short height;
} widget_t;

那么客户端可以这样做来获取宽度和高度：

int widget_area = whandle->width * whandle->height;

而在不透明范例下，它将必须使用访问函数（不是内联的）：

// in the header file
int widget_getwidth(widget_handle_t *);
int widget_getheight(widget_handle_t *);

// client code
int widget_area = widget_getwidth(whandle) * widget_getheight(whandle);

注意 widget 作者使用了short 类型来节省结构空间，并且已经向客户端公开了非不透明的界面。假设小部件现在的大小不适合 short，并且结构必须更改：

typedef struct widget {
  int width;
  int height;
} widget_t;

客户端代码现在必须重新编译以获取此新定义。根据工具和部署工作流程，甚至可能存在未完成此操作的风险：旧客户端代码尝试使用新库，并通过使用旧布局访问新结构来行为不当。动态库很容易发生这种情况。库已更新，但依赖程序未更新。

使用不透明接口的客户端无需修改即可继续工作，因此不需要重新编译。它只是调用访问器函数的新定义。它们位于小部件库中，并从结构中正确检索新的 int 类型值。

请注意，历史上（现在仍然在这里和那里）也存在使用 void * 类型作为不透明句柄类型的平淡做法：

typedef void *widget_handle_t;
typedef void *gadget_handle_t;

int api_function(widget_handle_t, gadget_handle_t);

在此方案下，您可以执行此操作，无需任何诊断：

api_function("hello", stdout);

Microsoft Windows API 是一个可以同时使用这两种方式的系统示例。默认情况下，诸如HWND（窗口句柄）和HDC（设备上下文）等各种句柄类型都是void *。所以不存在类型安全； HWND 可能会错误地传递到需要 HDC 的位置。如果这样做：

#define STRICT
#include <windows.h>

那么这些句柄将映射到相互不兼容的类型以捕获这些错误。

Answer 3

不透明，顾名思义，就是我们看不透的东西。例如，木材是不透明的。不透明指针是指向其内容在定义时不公开的数据结构的指针。

示例：

struct STest* pSTest;

将 NULL 分配给不透明指针是安全的。

pSTest = NULL;