C++中typedef技术探索

C++中typedef技术探索
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1.引言

不管实在C还是C++代码中，typedef这个词都不少见，当然出现频率较高的还是在C代码中。typedef与#define有些相似，但更多的是不同，特别是在一些复杂的用法上，就完全不同了。

typedef为C语言的关键字，作用是为一种数据类型定义一个新名字。这里的数据类型包括内部数据类型（int,char等）和自定义的数据类型（struct等）。

在编程中使用typedef目的一般有两个，一个是给变量一个易记且意义明确的新名字，另一个是简化一些比较复杂的类型声明。

2.typedef用途

（1）用途一：

定义一种类型的别名，而不只是简单的宏替换。可以用作同时声明指针型的多个对象。比如：

char* pa, pb; // 这多数不符合我们的意图，它只声明了一个指向字符变量的指针，

// 和一个字符变量；

以下则可行：

typedef char* PCHAR;

PCHAR pa, pb;

这种用法很有用，特别是char* pa, pb的定义，初学者往往认为是定义了两个字符型指针，其实不是，而用typedef char* PCHAR就不会出现这样的问题，减少了错误的发生。

（2）用途二:

用在旧的C代码中，帮助struct。以前的代码中，声明struct新对象时，必须要带上struct，即形式为：struct 结构名 对象名，如：

struct tagPOINT1

{

int x;

int y;

};

struct tagPOINT1 p1;

而在C++中，则可以直接写：结构名对象名，即：tagPOINT1 p1;

typedef struct tagPOINT

{

int x;

int y;

}POINT;

POINT p1; // 这样就比原来的方式少写了一个struct，比较省事，尤其在大量使用的时候,或许，在C++中，typedef的这种用途二不是很大，但是理解了它，对掌握以前的旧代码还是有帮助的，毕竟我们在项目中有可能会遇到较早些年代遗留下来的代码。

（3）用途三：

用typedef来定义与平台无关的类型。

比如：定义一个叫 REAL 的浮点类型，在目标平台一上，让它表示最高精度的类型为：

typedef long double REAL;

在不支持 long double 的平台二上，改为：

typedef double REAL;

在连 double 都不支持的平台三上，改为：

typedef float REAL;

也就是说，当跨平台时，只要改下 typedef 本身就行，不用对其他源码做任何修改。:标准库就广泛使用了这个技巧，比如size_t。另外，因为typedef是定义了一种类型的新别名，不是简单的字符串替换，所以它比宏来得稳健。

（4）用途四：

为复杂的声明定义一个新的简单的别名。方法是在原来的声明里逐步用别名替换一部分复杂声明，如此循环，把带变量名的部分留到最后替换，得到的就是原声明的最简化版。

举例：

原声明：void (*b[10]) (void (*)());

变量名为b，先替换右边部分括号里的，pFunParam为别名一：

typedef void (*pFunParam)();

再替换左边的变量b，pFunx为别名二：

typedef void (*pFunx)(pFunParam);

原声明的最简化版：

pFunx b[10];

原声明：doube(*)() (*e)[9];

变量名为e，先替换左边部分，pFuny为别名一：

typedef double(*pFuny)();

再替换右边的变量e，pFunParamy为别名二

typedef pFuny (*pFunParamy)[9];

原声明的最简化版：

pFunParamy e;

理解复杂声明可用的“右左法则”：

从变量名看起，先往右，再往左，碰到一个圆括号就调转阅读的方向；括号内分析完就跳出括号，还是按先右后左的顺序，如此循环，直到整个声明分析完。

举例：

int (*func)(int *p);

首先找到变量名func，外面有一对圆括号，而且左边是一个*号，这说明func是一个指针；然后跳出这个圆括号，先看右边，又遇到圆括号，这说明(*func)是一个函数，所以func是一个指向这类函数的指针，即函数指针，这类函数具有int*类型的形参，返回值类型是int。

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

func右边是一个[]运算符，说明func是具有5个元素的数组；func的左边有一个*，说明func的元素是指针（注意这里的*不是修饰func，而是修饰func[5]的，原因是[]运算符优先级比*高，func先跟[]结合）。跳出这个括号，看右边，又遇到圆括号，说明func数组的元素是函数类型的指针，它指向的函数具有int*类型的形参，返回值类型为int。

3.typedef示例

（1）示例1：

#include <iostream>

using namespace std;

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

int ss(char a, char b)

{

cout<<"功能1"<<endl;

cout<<a<<endl;

cout<<b<<endl;

return 0;

}

int bb(char a, char b)

{

cout<<"功能2"<<endl;

cout<<b<<endl;

cout<<a<<endl;

return 0;

}

void main()

{

A a;

a = ss;

a('a','b');

a = bb;

a('a', 'b');

}

（2）示例二：

typedef int (A) (char, char);

void main()

{

A *a;

a = ss;

a('a','b');

a = bb;

a('a','b');

}

两个程序的结果都一样：

示例1

a

b

功能2

b

a

4.typedef与struct

当用下面的代码定义一个结构时，编译器报了一个错误，为什么呢？莫非C语言不允许在结构中包含指向它自己的指针吗？

typedef struct tagNode

{

　char *pItem;

　pNode pNext;

} *pNode;

typedef与结构结合使用

typedef struct tagMyStruct

{

　int iNum;

　long lLength;

} MyStruct;

这语句实际上完成两个操作：

1) 定义一个新的结构类型

struct tagMyStruct

{

　int iNum;

　long lLength;

};

分析：tagMyStruct称为“tag”，即“标签”，实际上是一个临时名字，struct 关键字和tagMyStruct一起，构成了这个结构类型，不论是否有typedef，这个结构都存在。我们可以用struct tagMyStruct varName来定义变量，但要注意，使用tagMyStruct varName来定义变量是不对的，因为struct 和tagMyStruct合在一起才能表示一个结构类型。

2) typedef为这个新的结构起了一个名字，叫MyStruct。typedef struct tagMyStruct MyStruct;因此，MyStruct实际上相当于struct tagMyStruct，我们可以使用MyStruct varName来定义变量。C语言当然允许在结构中包含指向它自己的指针，我们可以在建立链表等数据结构的实现上看到无数这样的例子，上述代码的根本问题在于typedef的应用。

根据我们上面的阐述可以知道：新结构建立的过程中遇到了pNext域的声明，类型是pNode，要知道pNode表示的是类型的新名字，那么在类型本身还没有建立完成的时候，这个类型的新名字也还不存在，也就是说这个时候编译器根本不认识pNode。

解决这个问题的方法有多种：

1)

typedef struct tagNode

{

　char *pItem;

　struct tagNode *pNext;

} *pNode;

2)

typedef struct tagNode *pNode;

struct tagNode

{

　char *pItem;

　pNode pNext;

};

注意：在这个例子中，你用typedef给一个还未完全声明的类型起新名字。C语言编译器支持这种做法。

3)、规范做法：

struct tagNode

{

　char *pItem;

　struct tagNode *pNext;

};

typedef struct tagNode *pNode;

5.typedef与#define

define可实现简单的类型替换，如

#define INT long //用INT来代替long

两种方式的区别如下：

（1）二者处理时间不同，宏替换是在预编译时进行的，而类型定义是在正式编译时处理的

（2）二者本质不同，宏替换只是将宏名简单替换为目标字符串，而类型定义如同定义变量一样，是真的为程序增加了一种可用类型

（3）二者复杂性不同，用typedef可定义各种复杂的类型，并以各种方式使用新类型，而define只能替换基本类型和自定义类型，无法替换派生类型，且使用起来很不安全，例如

#define pi int* //试图用pi代替整型指针

pi pi1;//正确，展开后为int* pi1;

//pi pi2,pi3;//错误，原意是将pi2,pi3都定义成整型指针，但展开后为int* pi2,pi3; pi3并未定义成指针

#define NUM enum{one,two,three}//试图用NUM代替该枚举类型

NUM n1;//正确，定义了枚举常量one,two,three和枚举变量n1

//NUM n2;//错误，展开后为enum{one,two,three}n2;从而造成枚举常量one,two,three的重定义

#define DATE struct{int y,m,d;}

DATE *pd;//正确，定义了该结构型指针

//pd=(DATE)1;//错误，展开后为pi=(struct{int y,m,d;})1;目前尚不支持此种类型转换写法

#define TIME union{int h,m,s;}

//int L=sizeof(TIME);//错误，展开后为int L=sizeof(union{int h,m,s;});sizeof操作数错误

//可见，用define进行类型替换时，会产生各种意想不到的错误，故应避免使用，而改用安全的typedef

（1）案例一：

通常讲，typedef要比#define要好，特别是在有指针的场合。请看例子：

typedef char *pStr1;

#define pStr2 char *;

pStr1 s1, s2;

pStr2 s3, s4;

在上述的变量定义中，s1、s2、s3都被定义为char *，而s4则定义成了char，不是我们

所预期的指针变量，根本原因就在于#define只是简单的字符串替换而typedef则是为一

个类型起新名字。

#define用法例子：

#define f(x) x*x

main( )

{

　int a=6，b=2，c；

　c=f(a) / f(b)；

　printf("%d "，c)；

}

以下程序的输出结果是: 36。

因为如此原因，在许多C语言编程规范中提到使用#define定义时，如果定义中包含表达式，必须使用括号，则上述定义应该如下定义才对：

#define f(x) (x*x)

当然，如果你使用typedef就没有这样的问题。

（2）案例二：

下面的代码中编译器会报一个错误，你知道是哪个语句错了吗？

typedef char * pStr;

char string[4] = "abc";

const char *p1 = string;

const pStr p2 = string;

p1++;

p2++;

是p2++出错了。这个问题再一次提醒我们：typedef和#define不同，它不是简单的文本替换。上述代码中const pStr p2并不等于const char * p2。const pStr p2和const long x本质上没有区别，都是对变量进行只读限制，只不过此处变量p2的数据类型是我们自己定义的而不是系统固有类型而已。因此，const pStr p2的含义是：限定数据类型为char *的变量p2为只读，因此p2++错误。

【解释】

const char *p1 = string; 你可以这样理解：(const char) *p1 = string, p1是一个指针，指向const char的东西，这个东西就是string(string是一个字符数组的首地址，它的地址声明后肯定是const的，除非该数组销毁)，但是p1是一个指针变量，它是可以递增的，即你看到的p1++，它可以完成从数组的来遍历数组的目的。

const pStr p2 = string;是这样的：由于p2不是指针，const直接修饰到了p2,即现在的p2是常量了，它的类型是pStr(我们自己定义的类型)，相当于const int p2, const long p2等等，const都是直接修饰p2的，只不过int，long是系统类型，而pStr是我们定义的类型。为什么会出现这种效果了，就是因为typedef,它把char *定义成一个复合的类型，要从整体上来理解语义，而不是字符替换后来理解语义。

【#define与typedef引申】

1) #define宏定义有一个特别的长处：可以使用 #ifdef ,#ifndef等来进行逻辑判断，还可以使用#undef来取消定义。

2) typedef也有一个特别的长处：它符合范围规则，使用typedef定义的变量类型其作用范围限制在所定义的函数或者文件内（取决于此变量定义的位置），而宏定义则没有这种特性。

6.其他注意

typedef在语法上是一个存储类的关键字（如auto、extern、mutable、static、register等一样），虽然它并不真正影响对象的存储特性。

例如：

typedef static int INT2; //不可行

编译将失败，会提示“指定了一个以上的存储类”。

7.C++数据类型分类

按照类型名的来源和复杂性重分类如下：

一）基本类型（类型名是系统指定的单一标识符）

in,char,float,double,void,const

二）自定义类型（类型名是用户定义的单一标识符）

1.结构类型

struct stru{int i;struct stru*;};

2.共用类型

union unio{int i;enum num[10];};

3.枚举类型

enum num{a,b,c};

4.typedef类型

typedef double db;

三）派生类型（类型名由已有类型与其它符号组合而成）

1.指针类型（由 已有类型* 组成）

void*,char**,void(*)(),struct stru*,enum num*

2.数组类型（由 已有类型[][] 组成）

int[3][4],struct stru[10],enum num[10],char*[10]

3.函数类型（类型名是各种符号组成的函数原型）

void main(void),char* strcpy(char*,char*)

以上三大类别的类型标识符由简单到复杂，学习typedef时要依照先后顺序，练习每种类型的重定义每定义出一种新类型后，从以下几个方面使用它：用它定义变量、指针、数组、带存储类别的对象、带const的对象；用它作函数参数和返回值类型；用它进行类型转换；用sizeof求长度。

8.参考文献

/article/7049487.html

http://shehui.hc360.com/space.php?do=blog&uid=418602&id=57527