typedef(编译时处理)和define(预处理)

本文详细介绍了C/C++中的typedef和#define的用法,以及它们之间的区别。typedef用于定义标识符的别名,增强可读性,而#define在预处理阶段进行字符串替换,常用于定义常量和宏。在选择使用时,推荐使用typedef,因为它具有更好的封装性和类型安全性。文章还列举了typedef的四个用途和#define的一个常见陷阱,并通过实例解析了typedef在处理复杂声明时的优势。
1. 基本解释
  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。
  至于typedef有什么微妙之处,请你接着看下面对几个问题的具体阐述。
2. typedef & 结构的问题

  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?请你先猜想一下,然后看下文说明:

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

  答案与分析

  1、typedef的最简单使用

typedef long byte_4;

  给已知数据类型long起个新名字,叫byte_4。

  2、 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。

  答案与分析

  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;

3. typedef & #define的问题

  有下面两种定义pStr数据类型的方法,两者有什么不同?哪一种更好一点?

typedef char *pStr;
#define pStr char *;

  答案与分析

  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 \n",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。

  4. typedef & #define的另一例

  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++;

  答案与分析

  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。

(注:关于const的限定内容问题,在本系列第二篇有详细讲解)。

  #define与typedef引申谈

  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。

  5. typedef & 复杂的变量声明

  在编程实践中,尤其是看别人代码的时候,常常会遇到比较复杂的变量声明,使用typedef作简化自有其价值,比如:

  下面是三个变量的声明,我想使用typdef分别给它们定义一个别名,请问该如何做?

>1:int *(*a[5])(int, char*);
>2:void (*b[10]) (void (*)());
>3. doube(*)() (*pa)[9];

  答案与分析

  对复杂变量建立一个类型别名的方法很简单,你只要在传统的变量声明表达式里用类型名替代变量名,然后把关键字typedef加在该语句的开头就行了。

  (注:如果你对有些变量的声明语法感到难以理解,请参阅本系列第十篇的相关内容)。

>1:int *(*a[5])(int, char*);
//pFun是我们建的一个类型别名
typedef int *(*pFun)(int, char*);
//使用定义的新类型来声明对象,等价于int* (*a[5])(int, char*);
pFun a[5];

>2:void (*b[10]) (void (*)());
//首先为上面表达式蓝色部分声明一个新类型
typedef void (*pFunParam)();
//整体声明一个新类型
typedef void (*pFun)(pFunParam);
//使用定义的新类型来声明对象,等价于void (*b[10]) (void (*)());

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

一、typedef的用法

在C/C++语言中,typedef常用来定义一个标识符及关键字的别名,它是语言编译过程的一部分,但它并不实际分配内存空间,实例像:

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

typedef可以增强程序的可读性,以及标识符的灵活性,但它也有“非直观性”等缺点。

二、#define的用法

#define为一宏定义语句,通常用它来定义常量(包括无参量与带参量),以及用来实现那些“表面似和善、背后一长串”的宏,它本身并不在编

译过程中进行,而是在这之前(预处理过程)就已经完成了,但也因此难以发现潜在的错误及其它代码维护问题,它的实例像:

#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++一书的条款1中有关于#define语句弊端的分析,以及好的替代方法,大家可参看。

三、typedef与#define的区别

从以上的概念便也能基本清楚,typedef只是为了增加可读性而为标识符另起的新名称(仅仅只是个别名),而#define原本在C中是为了定义常量

,到了C++,const、enum、inline的出现使它也渐渐成为了起别名的工具。有时很容易搞不清楚与typedef两者到底该用哪个好,如#define

INT int这样的语句,用typedef一样可以完成,用哪个好呢?我主张用typedef,因为在早期的许多C编译器中这条语句是非法的,只是现今的

编译器又做了扩充。为了尽可能地兼容,一般都遵循#define定义“可读”的常量以及一些宏语句的任务,而typedef则常用来定义关键字、冗

长的类型的别名。

宏定义只是简单的字符串代换(原地扩展),而typedef则不是原地扩展,它的新名字具有一定的封装性,以致于新命名的标识符具有更易定义变

量的功能。请看上面第一大点代码的第三行:

typedef    (int*)      pINT;
以及下面这行:
#define    pINT2    int*

效果相同?实则不同!实践中见差别:pINT a,b;的效果同int *a; int *b;表示定义了两个整型指针变量。而pINT2 a,b;的效果同int *a, b;

表示定义了一个整型指针变量a和整型变量b。

 

 

 

typedef的四个用途和两个陷阱

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;     //   一般用大写 
PCHAR   pa,   pb;                 //   可行,同时声明了两个指向字符变量的指针 
虽然: 
char   *pa,   *pb; 
也可行,但相对来说没有用typedef的形式直观,尤其在需要大量指针的地方,typedef的方式更省事。 

用途二: 
用在旧的C代码中(具体多旧没有查),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; 

估计某人觉得经常多写一个struct太麻烦了,于是就发明了: 
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。 

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(虽然用宏有时也可以完成以上的用途)。 

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: 

1.   原声明:int   *(*a[5])(int,   char*); 
变量名为a,直接用一个新别名pFun替换a就可以了: 
typedef   int   *(*pFun)(int,   char*);   
原声明的最简化版: 
pFun   a[5];   

2.   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]; 

3.   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。 

也可以记住2个模式: 
type   (*)(....)函数指针   
type   (*)[]数组指针   
--------------------------------- 

陷阱一: 
记住,typedef是定义了一种类型的新别名,不同于宏,它不是简单的字符串替换。比如: 
先定义: 
typedef   char*   PSTR; 
然后: 
int   mystrcmp(const   PSTR,   const   PSTR); 

const   PSTR实际上相当于const   char*吗?不是的,它实际上相当于char*   const。 
原因在于const给予了整个指针本身以常量性,也就是形成了常量指针char*   const。 
简单来说,记住当const和typedef一起出现时,typedef不会是简单的字符串替换就行。 

陷阱二: 
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,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”。

 





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