typedef
typedef
typedef是在C和C++編程語言中一個關鍵字。它用來對一個資料類型起一個新名字。目的是為了使源代碼更易於閱讀和理解。在計算機編程語言中用來為複雜的聲明定義簡單的別名,與宏定義有些差異。它本身是一種存儲類的關鍵字,與auto、extern、mutable、static、register等關鍵字不能出現在同一個表達式中。
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;
typedef
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
{
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 *);
typedef
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>。