typedef


最近面試被問到typedef和define的一些問題,由於很久沒用都忘記了,因此在此做一個詳細的介紹。

1. 四個用途

用途一:

定義一種類型的別名,而不只是簡單的宏替換可以用作同時聲明指針型的多個對象。比如:

char* pa, pb; // 這多數不符合我們的意圖,它只聲明了一個指向字符變量的指針, 和一個字符變量;

以下則可行:

typedef char* PCHAR; // 一般用大寫
PCHAR pa, pb; // 可行,同時聲明了兩個指向字符變量的指針

雖然:

char *pa, *pb;

也可行,但相對來說沒有用typedef的形式直觀,尤其在需要大量指針的地方,typedef的方式更省事。

 

用途二:

用在舊的C的代碼中(具體多舊沒有查),幫助struct。以前的代碼中,聲明struct新對象時,必須要帶上struct,即形式為: struct 結構名 對象名,如:

 

struct tagPOINT1  
{  
    int x;  
    int y;  
};  
struct tagPOINT1 p1; 

而在C++中,則可以直接寫:結構名 對象名,即:

tagPOINT1 p1;

估計某人覺得經常多寫一個struct太麻煩了,於是就發明了: 

typedef struct tagPOINT  
{  
    int x;  
    int y;  
}POINT;  
POINT p1; // 這樣就比原來的方式少寫了一個struct,比較省事,尤其在大量使用的時候 

或許,在C++中,typedef的這種用途二不是很大,但是理解了它,對掌握以前的舊代碼還是有幫助的,畢竟我們在項目中有可能會遇到較早些年代遺留下來的代碼。

用途三:

用typedef來定義與平台無關的類型。
比如定義一個叫 REAL 的浮點類型,在目標平台一上,讓它表示最高精度的類型為:

typedef long double REAL; 

在不支持 long double 的平台二上,改為:

typedef double REAL; 

在連 double 都不支持的平台三上,改為:

typedef float REAL;  

 

  也就是說,當跨平台時,只要改下 typedef 本身就行,不用對其他源碼做任何修改。標准庫就廣泛使用了這個技巧,比如size_t。另外,因為typedef是定義了一種類型的新別名,不是簡單的字符串替換,所以它比宏來得穩健(雖然用宏有時也可以完成以上的用途)。

用途四:

為復雜的聲明定義一個新的簡單的別名。方法是:在原來的聲明里逐步用別名替換一部分復雜聲明,如此循環,把帶變量名的部分留到最后替換,得到的就是原聲明的最簡化版。舉例:

1. 原聲明:int *(*a[5])(int, char*);

變量名為a,直接用一個新別名pFun替換a就可以了:

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

原聲明的最簡化版:

pFun a[5];

2. 原聲明:void (*b[10]) (void (*)());
變量名為b,先替換右邊部分括號里的,pFunParam為別名一:

typedef void (*pFunParam)();

再替換左邊的變量b,pFunx為別名二:

typedef void (*pFunx)(pFunParam);

原聲明的最簡化版

pFunx b[10];

3. 原聲明:doube(*)() (*e)[9]; 
變量名為e,先替換左邊部分,pFuny為別名一:

typedef double(*pFuny)();

再替換右邊的變量e,pFunParamy為別名二

typedef pFuny (*pFunParamy)[9];

原聲明的最簡化版:

pFunParamy e;

理解復雜聲明可用的“右左法則”

從變量名看起,先往右,再往左,碰到一個圓括號就調轉閱讀的方向;括號內分析完就跳出括號,還是按先右后左的順序,如此循環,直到整個聲明分析完。舉例:

int (*func)(int *p);

首 先找到變量名func,外面有一對圓括號,而且左邊是一個*號,這說明func是一個指針;然后跳出這個圓括號,先看右邊,又遇到圓括號,這說明 (*func)是一個函數,所以func是一個指向這類函數的指針,即函數指針,這類函數具有int*類型的形參,返回值類型是int。

int (*func[5])(int *);

func 右邊是一個[]運算符,說明func是具有5個元素的數組;func的左邊有一個*,說明func的元素是指針(注意這里的*不是修飾func,而是修飾 func[5]的,原因是[]運算符優先級比*高,func先跟[]結合)。跳出這個括號,看右邊,又遇到圓括號,說明func數組的元素是函數類型的指 針,它指向的函數具有int*類型的形參,返回值類型為int。

也可以記住2個模式:
  type (*)(....)函數指針 
  type (*)[]數組指針

2.兩大陷阱

陷阱一:

記住,typedef是定義了一種類型的新別名,不同於宏,它不是簡單的字符串替換。比如:
先定義:

typedef char* PSTR;

然后:

int mystrcmp(const PSTR, const PSTR);

const PSTR實際上相當於const char*嗎?不是的,它實際上相當於char* const原因在於const給予了整個指針本身以常量性,也就是形成了常量指針char* const。

簡單來說,記住當const和typedef一起出現時,typedef不會是簡單的字符串替換就行。

陷阱二:

typedef在語法上是一個存儲類的關鍵字(如auto、extern、mutable、static、register等一樣),雖然它並不真正影響對象的存儲特性,如:

typedef static int INT2; //不可行

編譯將失敗,會提示“指定了一個以上的存儲類”。

 

3.typedef 與 #define的區別

(1)#define是預處理指令, 在編譯預處理時進行簡單的替換,不作正確性檢查,不關含義是否正確照樣帶入,只有在編譯已被展開的源程序時才會發現可能的錯誤並報錯。
例如:
#define PI 3.1415926 

程序中的:area=PI*r*r 會替換為3.1415926*r*r 
如果你把#define語句中的數字9 寫成字母g 預處理也照樣帶入。 

而typedef是在編譯時處理的。它在自己的作用域內給一個已經存在的類型一個別名,

案例一:

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;  

在上述的變量定義中,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量,根本原因就在於#define只是簡單的字符串替換而typedef則是為一個類型起新名字。

案例二:

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[4] = "abc";  
const char *p1 = string;  
const pStr p2 = string;  
p1++;  
p2++;  

 

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,都是對變量進行只讀限制,只不過此處變量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 *的變量p2為只讀,因此p2++錯誤。

4.使用 typedef 抑制劣質代碼

typedef 聲明,簡稱 typedef,為現有類型創建一個新的名字。比如人們常常使用 typedef 來編寫更美觀和可讀的代碼。所謂美觀,意指 typedef 能隱藏笨拙的語法構造以及平台相關的數據類型,從而增強可移植性和以及未來的可維護性。本文下面將竭盡全力來揭示 typedef 強大功能以及如何避免一些常見的陷阱。

定義易於記憶的類型名 A: 使用 typedefs 為現有類型創建同義字。
Q: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?

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量名字中,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[4];size len = file.getlength();std::vector <size> vs; 
typedef 還可以掩飾符合類型,如指針和數組。例如,你不用象下面這樣重復定義有 81 個字符元素的數組:
char line[81];char text[81];
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[81]; Line text, secondline;getline(text);
同樣,可以象下面這樣隱藏指針語法:
typedef char * pstr;int mystrcmp(pstr, pstr);
這里將帶我們到達第一個 typedef 陷阱。標准函數 strcmp()有兩個‘const char *’類型的參數。因此,它可能會誤導人們象下面這樣聲明 mystrcmp():
int mystrcmp(const pstr, const pstr); 

這是錯誤的,按照順序,‘const pstr’被解釋為‘char * const’(一個指向 char 的常量指針),而不是‘const char *’(指向常量 char 的指針)。這個問題很容易解決:

typedef char * pstr;int mystrcmp(pstr, pstr);
記住: 不管什么時候,只要為指針聲明 typedef,那么都要在最終的 typedef 名稱中加一個 const,以使得該指針本身是常量,而不是對象。

代碼簡化   

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,那么上述這個 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,其署名與先前注冊的名字相同。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么意思,更不用說這種費解的代碼所帶來的出錯風險了。顯然,這里使用 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 <csinal>,一個有同樣接口的函數。

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 等類型的變量聲明。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 已經占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)

 

參考博文:

http://blog.csdn.net/superhoy/article/details/53504472


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