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typedef(編譯時處理)和define(預處理)

1. 基本解釋
  typedef為C語言的關鍵字,作用是為一種資料型別定義一個新名字。這裡的資料型別包括內部資料型別(int,char等)和自定義的資料型別(struct等)。
  在程式設計中使用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型別宣告。
  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

  當用下面的程式碼定義一個結構時,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標嗎?請你先猜想一下,然後看下文說明:

typedef struct tagNode
{
 char *pItem;
 pNode pNext;
} *pNode;

答案與分析

  1、typedef的最簡單使用

typedef long byte_4;

  給已知資料型別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) 定義一個新的結構型別

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,構成了這個結構型別,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型別。

  2) typedef為這個新的結構起了一個名字,叫MyStruct。

typedef struct tagMyStruct 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標,我們可以在建立連結串列等資料結構的實現上看到無數這樣的例子,上述程式碼的根本問題在於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域的宣告,型別是pNode,要知道pNode表示的是型別的新名字,那麼在型別本身還沒有建立完成的時候,這個型別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給一個還未完全宣告的型別起新名字。C語言編譯器支援這種做法。

  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資料型別的方法,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,特別是在有指標的場合。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標變數,根本原因就在於#define只是簡單的字串替換而typedef則是為一個型別起新名字。

  #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);
}

  以下程式的輸出結果是: 36。

  因為如此原因,在許多C語言程式設計規範中提到使用#define定義時,如果定義中包含表示式,必須使用括號,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

  下面的程式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++;

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,它不是簡單的文字替換。上述程式碼中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的資料型別是我們自己定義的而不是系統固有型別而已。因此,const pStr p2的含義是:限定資料型別為char *的變數p2為只讀,因此p2++錯誤。

(注:關於const的限定內容問題,在本系列第二篇有詳細講解)。

  #define與typedef引申談

  1) #define巨集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定義的變數型別其作用範圍限制在所定義的函式或者檔案內(取決於此變數定義的位置),而巨集定義則沒有這種特性。

5. typedef & 複雜的變數宣告

  在程式設計實踐中,尤其是看別人程式碼的時候,常常會遇到比較複雜的變數宣告,使用typedef作簡化自有其價值,比如:

  下面是三個變數的宣告,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[5])(int, char*);
>2:void (*b[10]) (void (*)());
>3. doube(*)() (*pa)[9];

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宣告表示式裡用型別名替代變數名,然後把關鍵字typedef加在該語句的開頭就行了。

  (注:如果你對有些變數的宣告語法感到難以理解,請參閱本系列第十篇的相關內容)。

>1:int *(*a[5])(int, char*);
//pFun是我們建的一個類型別名
typedef int *(*pFun)(int, char*);
//使用定義的新型別來宣告物件,等價於int* (*a[5])(int, char*);
pFun a[5];

>2:void (*b[10]) (void (*)());
//首先為上面表示式藍色部分宣告一個新型別
typedef void (*pFunParam)();
//整體宣告一個新型別
typedef void (*pFun)(pFunParam);
//使用定義的新型別來宣告物件,等價於void (*b[10]) (void (*)());

*******************************************************************************************************************************

一、typedef的用法

在C/C++語言中,typedef常用來定義一個識別符號及關鍵字的別名,它是語言編譯過程的一部分,但它並不實際分配記憶體空間,例項像:

typedef    int       INT;
typedef    int       ARRAY[10];
typedef   (int*)   pINT;

typedef可以增強程式的可讀性,以及識別符號的靈活性,但它也有“非直觀性”等缺點。

二、#define的用法

#define為一巨集定義語句,通常用它來定義常量(包括無參量與帶參量),以及用來實現那些“表面似和善、背後一長串”的巨集,它本身並不在編

譯過程中進行,而是在這之前(預處理過程)就已經完成了,但也因此難以發現潛在的錯誤及其它程式碼維護問題,它的例項像:

#define   INT             int
#define   TRUE         1
#define   Add(a,b)     ((a)+(b));
#define   Loop_10    for (int i=0; i<10; i++)

在Scott Meyer的Effective C++一書的條款1中有關於#define語句弊端的分析,以及好的替代方法,大家可參看。

三、typedef與#define的區別

從以上的概念便也能基本清楚,typedef只是為了增加可讀性而為識別符號另起的新名稱(僅僅只是個別名),而#define原本在C中是為了定義常量

,到了C++,const、enum、inline的出現使它也漸漸成為了起別名的工具。有時很容易搞不清楚與typedef兩者到底該用哪個好,如#define

INT int這樣的語句,用typedef一樣可以完成,用哪個好呢?我主張用typedef,因為在早期的許多C編譯器中這條語句是非法的,只是現今的

編譯器又做了擴充。為了儘可能地相容,一般都遵循#define定義“可讀”的常量以及一些巨集語句的任務,而typedef則常用來定義關鍵字、冗

長的型別的別名。

巨集定義只是簡單的字串代換(原地擴充套件),而typedef則不是原地擴充套件,它的新名字具有一定的封裝性,以致於新命名的識別符號具有更易定義變

量的功能。請看上面第一大點程式碼的第三行:

typedef    (int*)      pINT;
以及下面這行:
#define    pINT2    int*

效果相同?實則不同!實踐中見差別:pINT a,b;的效果同int *a; int *b;表示定義了兩個整型指標變數。而pINT2 a,b;的效果同int *a, b;

表示定義了一個整型指標變數a和整型變數b。

typedef的四個用途和兩個陷阱

用途一: 
定義一種型別的別名,而不只是簡單的巨集替換。可以用作同時宣告指標型的多個物件。比如: 
char*   pa,   pb;     //   這多數不符合我們的意圖,它只聲明瞭一個指向字元變數的指標,   
//   和一個字元變數; 
以下則可行: 
typedef   char*   PCHAR;     //   一般用大寫 
PCHAR   pa,   pb;                 //   可行,同時聲明瞭兩個指向字元變數的指標 
雖然: 
char   *pa,   *pb; 
也可行,但相對來說沒有用typedef的形式直觀,尤其在需要大量指標的地方,typedef的方式更省事。 

用途二: 
用在舊的C程式碼中(具體多舊沒有查),幫助struct。以前的程式碼中,宣告struct新物件時,必須要帶上struct,即形式為:   struct   結構名   物件名,如: 
struct   tagPOINT1 

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

而在C++中,則可以直接寫:結構名   物件名,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,對掌握以前的舊程式碼還是有幫助的,畢竟我們在專案中有可能會遇到較早些年代遺留下來的程式碼。 

用途三: 
用typedef來定義與平臺無關的型別。 
比如定義一個叫   REAL   的浮點型別,在目標平臺一上,讓它表示最高精度的型別為: 
typedef   long   double   REAL;   
在不支援   long   double   的平臺二上,改為: 
typedef   double   REAL;   
在連   double   都不支援的平臺三上,改為: 
typedef   float   REAL;   
也就是說,當跨平臺時,只要改下   typedef   本身就行,不用對其他原始碼做任何修改。 
標準庫就廣泛使用了這個技巧,比如size_t。 
另外,因為typedef是定義了一種型別的新別名,不是簡單的字串替換,所以它比巨集來得穩健(雖然用巨集有時也可以完成以上的用途)。 

用途四: 
為複雜的宣告定義一個新的簡單的別名。方法是:在原來的聲明裡逐步用別名替換一部分複雜宣告,如此迴圈,把帶變數名的部分留到最後替換,得到的就是原宣告的最簡化版。舉例: 

1.   原宣告:int   *(*a[5])(int,   char*); 
變數名為a,直接用一個新別名pFun替換a就可以了: 
typedef   int   *(*pFun)(int,   char*);   
原宣告的最簡化版: 
pFun   a[5];   

2.   原宣告:void   (*b[10])   (void   (*)()); 
變數名為b,先替換右邊部分括號裡的,pFunParam為別名一: 
typedef   void   (*pFunParam)(); 
再替換左邊的變數b,pFunx為別名二: 
typedef   void   (*pFunx)(pFunParam); 
原宣告的最簡化版: 
pFunx   b[10]; 

3.   原宣告:doube(*)()   (*e)[9];   
變數名為e,先替換左邊部分,pFuny為別名一: 
typedef   double(*pFuny)(); 
再替換右邊的變數e,pFunParamy為別名二 
typedef   pFuny   (*pFunParamy)[9]; 
原宣告的最簡化版: 
pFunParamy   e;   

理解複雜宣告可用的“右左法則”:從變數名看起,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,還是按先右後左的順序,如此迴圈,直到整個宣告分析完。舉例: 
int   (*func)(int   *p); 
首先找到變數名func,外面有一對圓括號,而且左邊是一個*號,這說明func是一個指標;然後跳出這個圓括號,先看右邊,又遇到圓括號,這說明(*func)是一個函式,所以func是一個指向這類函式的指標,即函式指標,這類函式具有int*型別的形參,返回值型別是int。 
int   (*func[5])(int   *); 
func右邊是一個[]運算子,說明func是具有5個元素的陣列;func的左邊有一個*,說明func的元素是指標(注意這裡的*不是修飾func,而是修飾func[5]的,原因是[]運算子優先順序比*高,func先跟[]結合)。跳出這個括號,看右邊,又遇到圓括號,說明func陣列的元素是函式型別的指標,它指向的函式具有int*型別的形參,返回值型別為int。 

也可以記住2個模式: 
type   (*)(....)函式指標   
type   (*)[]陣列指標   
--------------------------------- 

陷阱一: 
記住,typedef是定義了一種型別的新別名,不同於巨集,它不是簡單的字串替換。比如: 
先定義: 
typedef   char*   PSTR; 
然後: 
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給予了整個指標本身以常量性,也就是形成了常量指標char*   const。 
簡單來說,記住當const和typedef一起出現時,typedef不會是簡單的字串替換就行。 

陷阱二: 
typedef在語法上是一個儲存類的關鍵字(如auto、extern、mutable、static、register等一樣),雖然它並不真正影響物件的儲存特性,如: 
typedef   static   int   INT2;   //不可行 
編譯將失敗,會提示“指定了一個以上的儲存類”。