什么是C中的不透明指针？

Question 1

我可以知道C中不透明指针概念背后的用法和逻辑吗？

Question 2

不透明指针是一种不透露基础数据细节的指针（根据字典定义：opaque：形容词；无法透视；不透明）。

例如，您可以在头文件中声明（这来自我的一些实际代码）：

typedef struct pmpi_s *pmpi;

它声明的类型pmpi是指向不透明结构的指针struct pmpi_s，因此您声明的任何内容都pmpi将是不透明的指针。

该声明的用户可以自由编写如下代码：

pmpi xyzzy = NULL;

不知道结构的实际“定义”。

然后，在了解定义的代码（即提供pmpi处理功能的代码）中，可以“定义”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，而标头文件的用户无法执行此操作。

有关不透明指针的更多信息，请参见Wikipedia页面。

它的主要用途是向您的库用户隐藏实现细节。封装（尽管C ++人群会告诉您什么）已经存在很长时间了：-)

您只想在库中发布足够的详细信息，以便用户有效地利用它，而不再需要更多。发布更多内容会为用户提供他们可能依赖的详细信息（例如size变量sz位于结构中的特定位置的事实，这可能会导致他们绕过控件并直接对其进行操作。

然后，当您更改内部结构时，您会发现客户苦苦抱怨。没有该结构信息，您的API仅限于您提供的内容，并且可以维护有关内部操作的自由。

Question 3

不透明指针用于编程接口（API）的定义。

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对由API管理的对象的引用的方式，而不暴露该对象的实现（内存中的地址（指针本身）除外）。

客户端可以传递对象，将其存储在其自己的数据结构中，并比较两个这样的指针（无论它们是相同还是不同），但是它不能取消引用这些指针来窥视对象中的内容。

这样做的原因是为了防止客户端程序变得依赖于那些细节，以便可以升级实现而不必重新编译客户端程序。

由于输入了不透明指针，因此可以很好地测量类型安全。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);

如果客户端程序混合了参数的顺序，则编译器将发出诊断信息，因为astruct gadget *被转换为astruct widget *而没有强制转换。

这就是为什么我们要定义struct没有成员的类型的原因。每个struct带有不同新标签的声明都会引入一个与先前声明的struct类型不兼容的新类型。

客户变得依赖是什么意思？假设awidget_t具有width和height属性。如果它不是不透明并且看起来像这样：

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

然后客户只需执行以下操作即可获得宽度和高度：

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

而在不透明的范式下，它必须使用访问函数（未内联）：

// 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);

请注意，widget作者是如何使用该short类型来节省结构中的空间的，并且该类型已暴露给非透明接口的客户端。假设小部件现在可以具有不适合的大小，short并且结构必须更改：

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

现在必须重新编译客户端代码以采用此新定义。根据工具和部署工作流程的不同，甚至可能存在未完成的风险：旧的客户端代码尝试使用新的库，并且通过使用旧的布局访问新的结构而行为不端。对于动态库，这很容易发生。库已更新，但相关程序未更新。

使用不透明接口的客户端可以继续工作而不做修改，因此不需要重新编译。它只是调用访问器函数的新定义。这些位于小部件库中，并且可以int从结构中正确检索新键入的值。

请注意，从历史上（至今仍在此）存在使用该void *类型作为不透明句柄类型的乏味做法：

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，而无需任何诊断：

api_function("hello", stdout);

Microsoft Windows API是系统的示例，您可以在两种系统中同时使用它。默认情况下，各种句柄类型均为HWND（窗口句柄）和HDC（设备上下文）void *。因此，没有类型安全性。一个HWND可以通过其中HDC的预期，按错。如果您这样做：

#define STRICT
#include <windows.h>

然后将这些句柄映射到互不兼容的类型以捕获这些错误。

Question 4

顾名思义，不透明是我们看不到的。例如，木材是不透明的。不透明指针是指向数据结构的指针，该数据结构的内容在定义之时不公开。

例：

struct STest* pSTest;

分配NULL给不透明的指针是安全的。

pSTest = NULL;