typedef

如何創建平台無關的數據類型，隱藏笨拙且難以理解的語法?

使用typedef為現有類型創建同義字，定義易於記憶的類型名

typedef使用最多的地方是創建易於記憶的類型名，用它來歸檔程序員的意圖。類型出現在所聲明的變數名字中，位於“typedef”關鍵字右邊。例如：

typedef int size;

此聲明定義了一個int的同義字，名字為size。注意typedef並不創建新的類型。它僅僅為現有類型添加一個同義字。你可以在任何需要int的上下文中使用size：

void measure(size * psz);

size array;

size len = file.getlength();

std::vector vs;

typedef 還可以掩飾複合類型，如指針和數組。

例如，你不用像下面這樣重複定義有 81 個字元元素的數組：

char line;

char text;

定義一個 typedef，每當要用到相同類型和大小的數組時，可以這樣：

typedef char Line;

此時Line類型即代表了具有81個元素的字元數組，使用方法如下：

Line text, secondline;

getline(text);

同樣，可以像下面這樣隱藏指針語法：

typedef char * pstr;

int mystrcmp(pstr, pstr);

這裡將帶我們到達第一個 typedef 陷阱。標準函數 strcmp()有兩個‘ const char *'類型的參數。因此，它可能會誤導人們像下面這樣聲明 mystrcmp()：

int mystrcmp(const pstr, const pstr);

用GNU的gcc和g++編譯器，是會出現警告的，按照順序，‘const pstr'被解釋為‘char* const‘（一個指向char的指針常量），兩者表達的並非同一意思（詳見C++ Primer 第四版 P112）。

char * const cp : 定義一個指向字元的指針常數，即const指針，常指針。

const char* p : 定義一個指向字元常數的指針，即常量指針。

char const* p : 等同於const char* p。

為了得到正確的類型，應當如下聲明：

typedef const char* pstr;

基本解釋

typedef為C語言的關鍵字，作用是為一種數據類型定義一個新名字。這裡的數據類型包括內部數據類型（int,char等）和自定義的數據類型（struct等）。

在編程中使用typedef目的一般有兩個，一個是給變數一個易記且意義明確的新名字，另一個是簡化一些比較複雜的類型聲明。

至於typedef有什麼微妙之處，請你接著看下面對幾個問題的具體闡述。

2. typedef & 結構的問題

當用下面的代碼定義一個結構時，編譯器報了一個錯誤，為什麼呢？莫非C語言不允許在結構中包含指向它自己的指針嗎？請你先猜想一下，然後看下文說明：

typedef struct tagNode

{

char *pItem;

pNode pNext;

} *pNode;

分析：

1、typedef的最簡單使用

typedef long byte_4;

給已知數據類型long起個新名字，叫byte_4。

2、 typedef與結構結合使用

typedef struct tagMyStruct

{

int iNum;

long lLength;

} MyStruct;

這語句實際上完成兩個操作：

1) 定義一個新的結構類型

struct tagMyStruct

{

int iNum;

long lLength;

};

分析：tagMyStruct稱為“tag”，即“標籤”，實際上是一個臨時名字，struct關鍵字和tagMyStruct一起，構成了這個結構類型，不論是否有typedef，這個結構都存在。

我們可以用struct tagMyStruct varName來定義變數，但要注意，使用tagMyStruct varName來定義變數是不對的，因為struct 和tagMyStruct合在一起才能表示一個結構類型。

2) typedef為這個新的結構起了一個名字，叫MyStruct。

typedef struct tag MyStruct MyStruct;

因此，MyStruct實際上相當於struct tagMyStruct，我們可以使用MyStruct varName來定義變數。

答案與分析

C語言當然允許在結構中包含指向它自己的指針，我們可以在建立鏈表等數據結構的實現上看到無數這樣的例子，上述代碼的根本問題在於typedef的應用。

根據我們上面的闡述可以知道：新結構建立的過程中遇到了pNext域的聲明，類型是pNode，要知道pNode表示的是類型的新名字，那麼在類型本身還沒有建立完成的時候，這個類型的新名字也還不存在，也就是說這個時候編譯器根本不認識pNode。

解決這個問題的方法有多種：

1)、

typedef struct tagNode

{

char *pItem;

struct tagNode *pNext;

} *pNode;

2)、

typedef struct tagNode *pNode;

struct tagNode

{

char *pItem;

pNode pNext;

};

注意：在這個例子中，你用typedef給一個還未完全聲明的類型起新名字。C語言編譯器支持這種做法。

3)、規範做法：

struct tagNode

{

char *pItem;

struct tagNode *pNext;

};

typedef struct tagNode *pNode;

3. typedef & #define的問題

有下面兩種定義pStr數據類型的方法，兩者有什麼不同？哪一種更好一點？

typedef char* pStr;

#define pStr char*;

答案與分析：

通常講，typedef要比#define要好，特別是在有指針的場合。請看例子：

typedef char* pStr1;

#define pStr2 char *

pStr1 s1, s2;

pStr2 s3, s4;

在上述的變數定義中，s1、s2、s3都被定義為char *，而s4則定義成了char，不是我們所預期的指針變數，根本原因就在於#define只是簡單的字元串替換而typedef則是為一個類型起新名字。

上例中define語句必須寫成 pStr2 s3, *s4; 這這樣才能正常執行。

#define用法例子：

#define f(x) x*x

main( )

{

int a=6，b=2，c；

c=f(a) / f(b)；

printf("%d \\n"，c)；

}

以下程序的輸出結果是: 36。

因為如此原因，在許多C語言編程規範中提到使用#define定義時，如果定義中包含表達式，必須使用括弧，則上述定義應該如下定義才對：

#define f(x) (x*x)

當然，如果你使用typedef就沒有這樣的問題。

4. typedef & #define的另一例

下面的代碼中編譯器會報一個錯誤，你知道是哪個語句錯了嗎？

typedef char * pStr;

char string = "abc";

const char *p1 = string;

const pStr p2 = string;

p1++;

p2++;

答案與分析：

是p2++出錯了。這個問題再一次提醒我們：typedef和#define不同，它不是簡單的文本替換。上述代碼中const pStr p2並不等於const char * p2。const pStr p2和const long x本質上沒有區別，都是對變數進行只讀限制，只不過此處變數p2的數據類型是我們自己定義的而不是系統固有類型而已。因此，const pStr p2的含義是：限定數據類型為char *的變數p2為只讀，因此p2++錯誤。

#define與typedef引申談

1) #define宏定義有一個特別的長處：可以使用 #ifdef ,#ifndef等來進行邏輯判斷，還可以使用#undef來取消定義。

2) typedef也有一個特別的長處：它符合範圍規則，使用typedef定義的變數類型其作用範圍限制在所定義的函數或者文件內（取決於此變數定義的位置），而宏定義則沒有這種特性。

5. typedef & 複雜的變數聲明

在編程實踐中，尤其是看別人代碼的時候，常常會遇到比較複雜的變數聲明，使用typedef作簡化自有其價值，比如：

下面是三個變數的聲明，我想使用typdef分別給它們定義一個別名，請問該如何做？

>1：int *(*a)(int, char*);

>2：void (*b) (void (*)());

>3. double(*(*pa))();

答案與分析：

對複雜變數建立一個類型別名的方法很簡單，你只要在傳統的變數聲明表達式里用類型名替代變數名，然後把關鍵字typedef加在該語句的開頭就行了。

>1：int *(*a)(int, char*);

//pFun是我們建的一個類型別名

typedef int *(*pFun)(int, char*);

//使用定義的新類型來聲明對象，等價於int* (*a)(int, char*);

pFun a;

>2：void (*b) (void (*)());

//首先為上面表達式藍色部分聲明一個新類型

typedef void (*pFunParam)();

//整體聲明一個新類型

typedef void (*pFun)(pFunParam);

//使用定義的新類型來聲明對象，等價於void (*b) (void (*)());

pFun b;

>3. double(*(*pa))();

//首先為整體聲明一個新類型

typedef double(*pFun)();

//再為上面表達式藍色部分聲明一個新類型

typedef pFun (*pFunParam);

//使用定義的新類型來聲明對象，等價於double(*(*pa))();

pFunParam pa;

上面討論的 typedef 行為有點像 #define 宏，用其實際類型替代同義字。不同點是 typedef 在編譯時被解釋，因此讓編譯器來應付超越預處理器能力的文本替換。例如：

typedef int (*PF) (const char *, const char *);

這個聲明引入了 PF 類型作為函數指針的同義字，該函數有兩個 const char * 類型的參數以及一個 int 類型的返回值。如果要使用下列形式的函數聲明，那麼上述這個 typedef 是不可或缺的：

PF Register(PF pf);

Register() 的參數是一個 PF 類型的回調函數，返回某個函數的地址，其署名與先前註冊的名字相同。做一次深呼吸。下面我展示一下如果不用 typedef，我們是如何實現這個聲明的：

int (*Register (int (*pf)(const char *, const char *)))

(const char *, const char *);

很少有程序員理解它是什麼意思，更不用說這種費解的代碼所帶來的出錯風險了。顯然，這裡使用 typedef 不是一種特權，而是一種必需。持懷疑態度的人可能會問："OK，有人還會寫這樣的代碼嗎？"，快速瀏覽一下揭示 signal()函數的頭文件，一個有同樣介面的函數。

typedef 和存儲類關鍵字（storage class specifier）

這種說法是不是有點令人驚訝，typedef 就像 auto，extern，mutable，static，和 register 一樣，是一個存儲類關鍵字。這並不是說 typedef 會真正影響對象的存儲特性；它只是說在語句構成上，typedef 聲明看起來象 static，extern 等類型的變數聲明。下面將帶到第二個陷阱：

typedef register int FAST_COUNTER; // 錯誤

編譯通不過。問題出在你不能在聲明中有多個存儲類關鍵字。因為符號 typedef 已經佔據了存儲類關鍵字的位置，在 typedef 聲明中不能用 register（或任何其它存儲類關鍵字）。

typedef 有另外一個重要的用途，那就是定義機器無關的類型，例如，你可以定義一個叫 REAL 的浮點類型，在目標機器上它可以獲得最高的精度：

typedef long double REAL;

在不支持 long double 的機器上，該 typedef 看起來會是下面這樣：

typedef double REAL;

並且，在連 double 都不支持的機器上，該 typedef 看起來會是這樣：、

typedef float REAL;

你不用對源代碼做任何修改，便可以在每一種平台上編譯這個使用 REAL 類型的應用程序。唯一要改的是 typedef 本身。在大多數情況下，甚至這個微小的變動完全都可以通過奇妙的條件編譯來自動實現。不是嗎? 標準庫廣泛地使用 typedef 來創建這樣的平台無關類型：size_t，ptrdiff 和 fpos_t 就是其中的例子。此外，象 std::string 和 std::ofstream 這樣的 typedef 還隱藏了長長的，難以理解的模板特化語法，例如：basic_string，allocator> 和 basic_ofstream>。