編譯器內部是如何處理 C 語言 typedef 關鍵字的？

在Nginx源碼里經常可以看到如下結構體定義：

typedef struct ngx_command_s ngx_command_t;
...
struct ngx_command_s {
...
};


1. 編譯器內部是如何處理這個結構體定義的呢？
2. typedef定義在struct實際定義之前，為什麼沒有編譯錯誤呢？
3. 為什麼不直接寫成如下定義呢：

typedef struct ngx_command_s {
...
} ngx_command_t;


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這個問題我最開始看見也疑惑了一下，然後後面我想通了，我把我的思路展現一下。

這個問題可以這樣來解釋，首先我寫一個簡單的Case：

typedef struct obj x;
struct obj
{};

int main()
{}


然後我們來利用clang dump出來它的ast樹

clang -cc1 -ast-dump test.c

然後結果輸出是這樣的

TranslationUnitDecl 0x1002d5a3e80 &<&&> &

|-TypedefDecl 0x1002d5a4380 &<&&> & implicit __int128_t "__int128"

|-TypedefDecl 0x1002d5a43e0 &<&&> & implicit __uint128_t "unsigned __int128"

|-TypedefDecl 0x1002d5a4470 &<&&> & implicit __builtin_va_list "char *"

|-RecordDecl 0x1002d5a44c0 & col:16 struct obj

|-TypedefDecl 0x1002d5a45b0 & col:20 x "struct obj":"struct obj"

|-RecordDecl 0x1002d5a4610 prev 0x1002d5a44c0 & line:2:8 struct obj definition

`-FunctionDecl 0x1002d5a46e0 & line:5:5 main "int ()"

`-CompoundStmt 0x1002d5a4780 &

可以重點看加粗的部分，我們發現這裡的處理流程是識別出來了這是Record Declaration，但是後面還有一次Record Declaration，但是這裡的Record Declaration是標記為2:1，即我們定義struct的地方，這裡的輸出也說了是struct obj definition，並且指明了先前聲明的地方是0x1002d5a44c0 ，即RecordDecl 0x1002d5a44c0 & col:16 struct obj

所以，對於

typedef struct obj x;


來說的話，這裡的struct obj完成了struct obj的聲明。而對於typedef來說，所需要的格式也是typedef T type_ident;這樣子而已 ，只要我們後面可以保證T是一個完整的類型即可（如果你要使用這個type_ident的話）。

而對於我來說，我也順便去看了RecodeDecl類

/// RecordDecl - Represents a struct/union/class. For example:
/// struct X; // Forward declaration, no "body".
/// union Y { int A, B; }; // Has body with members A and B (FieldDecls).
/// This decl will be marked invalid if *any* members are invalid.
///
class RecordDecl : public TagDecl {

// ........

RecordDecl *getPreviousDecl() {
return cast_or_null&(
static_cast&(this)-&>getPreviousDecl());
}
const RecordDecl *getPreviousDecl() const {
return const_cast&(this)-&>getPreviousDecl();
}
// .......


的確也如猜測的一般，有getPreviousDecl方法來獲取到聲明，並且這裡的注釋也闡明了有struct X這樣的前置聲明。

而你說為什麼不寫成 typedef struct obj{} x的格式，當然你可以，若我們dump此時的代碼：

TranslationUnitDecl 0x10022883e80 &<&&> &

|-TypedefDecl 0x10022884380 &<&&> & implicit __int128_t "__int128"

|-TypedefDecl 0x100228843e0 &<&&> & implicit __uint128_t "unsigned __int128"

|-TypedefDecl 0x10022884470 &<&&> & implicit __builtin_va_list "char *"

|-RecordDecl 0x100228844c0 & col:16 struct obj definition

|-TypedefDecl 0x100228845b0 & col:22 x "struct obj":"struct obj"

`-FunctionDecl 0x10022884660 & line:3:5 main "int ()"

`-CompoundStmt 0x10022884700 &

我們這裡只是在聲明的時候同時定義了而已，而先前的寫法是先聲明了，後面定義。

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建議看c標準中關於define和declaration一節

typedef是聲明不是定義，只是告訴編譯器：以後看到這個名字就用這個類型啊。。。

比如，typedef map m，編譯器看到這裡是不會實例化這個模板的，只是記錄下名字對應關係，假如你這行和m實際起作用的位置的位元組對齊設置有區別，以後者為準(這是一個坑，可能碰到的哦)

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依次來回答你的三個問題吧

1.編譯器看到struct關鍵字後，會嘗試下一個identifier，也就是這裡的ngx_command_s。如果有，那麼這就是一個帶tag的struct聲明。編譯器會在符號表中查找這個tag是不是已有聲明。若是，則取用之，否則創建新的struct tag聲明，並插入符號表。然後檢查是否有結構體的"體"，也就是大括弧部分。若有，則在}後面，會將剛才這個struct tag的類型置為complete的。

2.typedef 只是聲明一個類型名字。沒有定義變數。因此ngx_command_t可以是incomplete類型。

3.可以。這只是nginx作者的習慣。

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你知道貝塞斯達嗎？就是做輻射系列和上古捲軸的那個遊戲公司。他裡面專門有一個招的職位就是C工程師。之前還嘗試過STM8標準下的C語言開發（英文直翻不知道這樣稱呼是否準確），做一個能自動包裝的機器。這個project現在還在做。做下來的感覺就是在操控硬體…

顯示全部

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這兩種寫法並沒有什麼區別，具體寫哪種取決於作者學的時候看的書的寫法。

一般是跟著初學的書的寫法，後期改變習慣的也有，但是不多

根據我的經驗，C 程序員多寫

struct cmd; // 很多還會多這一行聲明
typedef struct cmd XXXcmd;

struct cmd {
//
};


C++ 程序員多寫

typedef struct cmd {
//
} XXXcmd;


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2. typedef定義在struct實際定義之前，為什麼沒有編譯錯誤呢？

typedef就是聲明了一個類型的別名，不需要類型是完整的

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1. 編譯器內部是如何處理這個結構體定義：就是在問編譯期間建立符號表的過程咯？typedef只是聲明，不是定義，有些實現暫時不填它索引的表號，當結構出現後再填入…
2. typedef定義在struct實際定義之前，為什麼沒有編譯錯誤呢？：c給的福利，編譯器都要實現可以提前聲明…
3. 為什麼不直接寫成如下定義呢：如果結構體內要定義當前類型的指針時，這就能看出便利了…

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第三個問題回答一下，主要是存在結構體某元素可能使用該結構體指針的情況（這種情況常見於鏈表中。），此時，你再試試定義就明白了。指向本類型的指針，其類型你是用struct common_s 還是用common_t呢？你後面的那個聲明，在最後完成前common_t還沒聲明呢，不能用。而用struct common_s的話，將一個common_t型結構體對象的指針賦值給它時就會有類型不匹配的warnning。

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編譯器內部是如何處理這個結構體定義的呢？


1. typedef定義在struct實際定義之前，為什麼沒有編譯錯誤呢？
2. 為什麼不直接寫成如下定義呢：

大二的一個暑期project是寫的C語言子集的一個簡易解釋器。

使用的技術是，利用GNU的flex和bison，生成中間的語法樹結構，然後自己解析語義，執行。

其中使用bison的關鍵是，要屬於C語言的BNF範式描述文檔（見編譯原理類的書），當初還沒開始學編譯原理（大三才開始學），各種尾遞歸看的各種頭疼，還見過很多從來沒用過的語法結構（你在C語言的教材里也看不到的，不常用的等）。。。

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言歸正傳，Negin中的那種先寫聲明再定義的方式貌似對應C grammer里的「半結構定義」 的grammer。具體可查找

ANSI C grammar 最新的 Lex 和 Yacc 描述

ANSI C grammar (Yacc)

---------ANSI C grammer 部分

declaration_specifiers

: storage_class_specifier

| storage_class_specifier declaration_specifiers

| type_specifier

| type_specifier declaration_specifiers

| type_qualifier

| type_qualifier declaration_specifiers

| function_specifier

| function_specifier declaration_specifiers

storage_class_specifier

: TYPEDEF

| EXTERN

| STATIC

| AUTO

| REGISTER

;

type_specifier

: VOID

| CHAR

| SHORT

| INT

| LONG

| FLOAT

| DOUBLE

| SIGNED

| UNSIGNED

| BOOL

| COMPLEX

| IMAGINARY

| struct_or_union_specifier

| enum_specifier

| TYPE_NAME

;

---struct的定義有如下三種方式

struct_or_union_specifier

: struct_or_union IDENTIFIER "{" struct_declaration_list "}"

| struct_or_union "{" struct_declaration_list "}"

| struct_or_union IDENTIFIER

;

struct_or_union

: STRUCT

| UNION

;

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對於問題2，符合grammer的話，就沒有錯。

對於問題1，如何處理的問題，編譯器具體實現不知道，我能想到的也就是先register出現的struct名，等到掃描到定義的地方再加上定義了。

對於問題3，個人習慣問題吧。

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