typedef的用法简介（三）

C语言typedef详解

最新推荐文章于 2022-04-05 12:28:52 发布

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#fun #struct #float #buffer #编译器 #string

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本文深入讲解C语言中的typedef关键字，包括基本用法、与结构体的结合使用、解决复杂类型声明等问题。通过实例对比typedef与#define的不同，帮助读者更好地理解和运用typedef。

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 "，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。

　　#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。
>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 (*)());
pFun b[10];

>3. doube(*)() (*pa)[9];
//首先为上面表达式蓝色部分声明一个新类型
typedef double(*pFun)();
//整体声明一个新类型
typedef pFun (*pFunParam)[9];
//使用定义的新类型来声明对象，等价于doube(*)() (*pa)[9];
pFunParam pa;

下面的3篇文档是在学习typedef归纳的总结:
//第1篇:typedef语句格式
#include<stdio.h>
typedef int GTYPE;//定义全局类型GTYPE
void main()
{
//一、基本格式
typedef char CH;//重定义基本类型
typedef struct{int a,b,c;}STRU;//重定义自定义类型(结构、共用、枚举)
typedef union{int a,b,c;}UNIO;
typedef enum{one,two,three}NUM;
typedef char* STR;//重定义派生类型(指针、数组、函数)
typedef int AI[10];
typedef void FUN(void);
//可见，typedef使用的格式为：typedef 变量/函数定义语句；即在原变量/函数定义语句的开头加上
//typedef，便可将原变量/函数定义语句改写为类型定义语句，原来定义的变量名/函数名都成了类型名。
//注：当重定义基本、自定义类型时，格式也可总结为：typedef 原类型新类型1,新类型2,…；

//二、观察原类型
//1.原类型可以带有类型限定符
typedef const int CI;//原类型含const限定符
CI ci=3;
//ci=4;//可见CI确实代表const int

//2.原类型可以是typedef定义的新类型
typedef CH NEWCH;//CH已在前面定义为char
NEWCH nc='a';

//3.原类型不可带有存储类别
//typedef static int SI;//错误，"指定的存储类多于1个"
//typedef register int RI;//错误同上

//4.原类型应是一种类型，而不可是变量/对象
float f=0;//将f定义为变量
//typedef f FL;//错误

//5.不宜重定义的类型
typedef const CON;//重定义const
//CON int a=0;//但该类型无法正常使用
typedef unsigned US;//重定义unsigned
US us1=0;//正确，相当于unsigned int
//US int us2;//错误，无法正常使用
//注：因const、unsigned等并不是一种独立的类型，故不便对它们重定义

//三、观察新类型
//1.新类型的作用域
typedef int LTYPE;//定义局部类型LTYPE
void fun();//观察LTYPE在fun中是否有效
fun();
//可见，用typedef定义的类型也有作用域之分。在函数内用typedef定义的是局部类型
//typedef也可以像变量定义语句一样放置在函数之外，这时定义的是全局类型

//2.新类型可否是已有类型
//typedef int float;//错误，不能重定义标准类型
typedef int TYPE; //定义了新类型TYPE
//typedef char TYPE;//错误，"TYPE重定义"
typedef int GTYPE;//正确，尽管GTYPE是已有类型，但它是本函数外定义的
//可见，新类型名必须是合法的标识符，它在其作用域内必须是唯一的

//3.新类型可否不止一个
typedef float LENGTH,WIDTH;//对float取两个别名，LENGTH和WIDTH
LENGTH L=0;//用新类型定义变量
WIDTH W=0;
//可见，可以一次性为某个原类型指定多个别名

//4.一次可否定义多个不同类型
//typedef int I,float F;//一次定义了二个不同类型I和F
//F v=6.0;//试图使用F类型
//printf("v=%f ",v);//v=0,类型F无效
//可见，一条typedef语句只宜为一个原类型定义别名

}
void fun()
{ //LTYPE i;//错误，"LTYPE:未定义的标识符"
GTYPE g=1;//使用全局类型GTYPE
printf("g=%d ",g);//正常使用
}

//第3篇:typedef具体应用

#include<stdio.h>
int fun1(int a,int b){return 0;}
int fun2(int a,int b){return 0;}
int fun3(int a,int b){return 0;}
void main()
{ //一、使用typedef的优点
//1可以为现有类型取一个更有意义的名字，增加程序的可读性，如
typedef char* STRING;
STRING s1="string1",s2="string2";//STRING便可当作字符串类型来使用

//2使变量定义更简短，减少书写麻烦，如
typedef float A3[2][3][4];//为2*3*4的实型数组取简短的名字A3
A3 a,b,c;//相当于定义float a[2][3][4],b[2][3][4],c[2][3][4]
typedef unsigned int(*PFUN)(int(*)[4]);//PFUN是一种函数指针，该类函数参数为一维数组型指针，返回值为无符号整型
PFUN pf1,pf2;//相当于定义unsigned int(*pf1)(int(*)[4]);unsigned int(*pf2)(int(*)[4])

//3在定义复杂类型前，先用typedef建立一些中间类型，再用中间类型去构造复杂类型，以降低其复杂性(主要用途)
//例：对于如下的复杂定义
int(*ap[3])(int,int);//ap是一个数组，其元素为函数型指针，该类函数的参数和返回值都是整型
//采用typedef以降低定义难度
//方法1
typedef int(*PF)(int,int);//定义PF为该种函数的指针
PF ap1[3];//ap1为一数组，每个元素都是PF类型
ap1[0]=fun1;ap1[1]=fun2;ap1[2]=fun3;
//方法2
typedef int FUN(int,int);//将该种函数定义为FUN类型
FUN* ap2[3];//ap2为一数组，每个元素都是指向FUN的指针
ap2[0]=fun1;ap2[1]=fun2;ap2[2]=fun3;

//4增加程序的可移植性(有利于程序在不同处理器、操作系统和编译系统之间的移植)
/*例如，在TC下读文件的程序段如下：
FILE* fp;
long buffer1;
fread(&buffer1,sizeof(long),1,fp);//每次读出4个字节
若在VC下每次需要读出8个字节，程序需如下修改：
double buffer2;
fread(&buffer2,sizeof(double),1,fp);
现用typedef方法，程序段如下：
typedef long UNIT;//UNIT在TC中代表long，在VC中代表double
UNIT buffer;
fread(&buffer,sizeof(UNIT),1,fp);//每次读出UNIT个字节
当移植到VC下时，只需改动UNIT的定义即可：typedef double UNIT;*/

//二、typedef与define的区别
//用define也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(详见10_10_2.cpp)
//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

}

//第2篇:typedef详细使用

/* 为了从易到难地使用typedef，现将C++数据类型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*/

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void main()
{
  //一、重定义基本类型
  //1.定义
  typedef int in;
  typedef char ch;
  typedef float fl;
  typedef double db;
  typedef unsigned int ui;//或写为typedef unsigned ui;
  typedef unsigned char uc;
  typedef void vo;

  //2.使用
  in i=3;printf("i=%d",i);  //用新类型定义变量
  ch* pc="pc";printf("pc=%s",pc);//用新类型定义指针
  fl af[3]={1,2,3};printf("af[0]=%f",af[0]);//用新类型定义数组
  static double sd;printf("sd=%f",sd);//用新类型定义带存储类别的变量
  const ui cui=3;printf("cui=%d",cui);//用新类型定义带类型限定符的变量
  vo fun1(uc);fun1('a');//用新类型作函数的参数和返回值类型
  printf("in(1.5)=%d",in(1.5));//将新类型用作类型转换
  printf("$db=%d",sizeof(db));//对新类型求长度，$db=$double=8

  //二、重定义自定义类型
  //1.定义
  //(1)完整写法(先定义好自定义类型，再重定义它)
  struct datetype                 //重定义结构类型
  { ui year;//ui即是unsigned int;
    uc month;//uc即是unsigned char;
    uc day;};
  typedef datetype date;
  union scoretype                 //重定义共用类型
  { fl sco1;
    ch* sco2;};
  typedef scoretype score;
  enum numtype{one,two,three};    //重定义枚举类型
  typedef numtype num;
  typedef num newnum;             //重定义typedef类型

  //(2)通常写法(对无类型名的结构、共用、枚举定义语句直接重定义)
  typedef struct{uc hou,min,sec;} time;
  typedef union{fl sco1;ch* sco2;} sco;
  typedef enum{red,green,blue} color;
  //可见，无论何种写法，都遵循typedef语句的格式：typedef 原类型  新类型;

  //2.使用
  date vs={2002,10,15};//定义结构变量
  printf("vs:%d.%d.%d",vs.year,vs.month,vs.day);
  score vu,*pu=&vu;printf("&vu=%x pu=%x",&vu,pu);//定义共用指针
  newnum ae[3]={one,two,three};//定义枚举数组
  printf("ae[0]=%d ae[1]=%d ae[2]=%d",ae[0],ae[1],ae[2]);
  static num vn;//定义带存储类别的对象
  printf("vn=%d",vn);
  const sco cs={90};//定义const对象
  printf("cs.sco1=%f",cs.sco1);
  time fun2(time);//作函数的参数和返回值类型
  static time vt=fun2(vt);
  printf("fun2:%d:%d:%d",vt.hou,vt.min,vt.sec);
  vn=(num)10;printf("vn=%d",vn);//将新类型用作类型转换
  printf("$time=%d",sizeof(time));//对新类型求长度，$time=3
  printf("$sco=%d",sizeof(sco));//对新类型求长度，$sco=4
  printf("$color=%d",sizeof(color));//对新类型求长度，$color=4

//未完待续
  //2.重定义数组类型
  //(1)定义
  typedef int ai[5];//重定义基本类型数组
  typedef float a2[3][4];//重定义数组型数组(二维数组)
  typedef time as[2];//重定义结构型数组
  typedef sco au[2];//重定义共用型数组
  typedef color ae2[2];//重定义枚举型数组
  typedef char* ap2[2];//重定义指针型数组
  //注：重定义数组时，C++暂不支持typedef int[10] ai这种正规写法

  //(2)使用
  //定义变量(数组变量)
  ai vai={1,2,3,4,5};//相当于int vai[5];
  printf("vai:%d %d",vai[0],vai[1]);
  //定义指针(数组指针)
  a2 va2,*pa2=&va2;//相当于float va2[3][4],(*pa2)[3][4]=&va2;
  printf("&va2=%x pa2=%x",va2,pa2);
  //定义数组(多维数组)
  as vas[2]={{10,20,30},{20,40,59}};//vas此时是二维结构数组，相当于time vas[2][2];
  printf("vas[0][0]:%d:%d:%d",vas[0][0].hou,vas[0][0].min,vas[0][0].sec);
  //定义带存储类别的数组
  static au vau;//vau是含2元素的静态共用数组
  printf("vau[2]:%f %f",vau[0].sco1,vau[1].sco1);
  //定义cosnt数组
  const ae2 cae2={red,green};//cae2是含2元素的常量枚举数组
  printf("cae2[2]:%d %d",cae2[0],cae2[1]);
  //定义函数
  void fun4(ap2);//参数是指针数组，相当于void fun4(char* ap2[2]);
  ap2 vap2={"str1","str2"};//vap2的两元素分别指向"str1"和"str2"
  fun4(vap2);
  printf("$ai=%d",sizeof(ai));//对新类型求长度，$ai=$int[5]=20
  printf("$a2=%d",sizeof(a2));//对新类型求长度，$a2=$float[3][4]=48
  printf("$as=%d",sizeof(as));//对新类型求长度，$as=$=time[2]=6
  printf("$au=%d",sizeof(au));//对新类型求长度，$au=$=sco[2]=8
  printf("$ae2=%d",sizeof(ae2));//对新类型求长度，$ae2=$color[2]=8
  printf("$ap2=%d",sizeof(ap2));//对新类型求长度，$ap2=$=char*[2]=8
  //注：因函数返回值不能是数组类型，故这里不再将重定义类型用作函数返回值类型

  //3.重定义函数类型
  //(1)定义方法
  int fun(int,int);//声明了一个函数，它有两个整型参数、返回值为整型
  typedef int FUN(int,int);//定义了一个类型，它代表含两个整型参数、返回值为整型的函数

  //(2)使用方法
  //定义变量(函数)
  FUN max,min;//用类型FUN定义了两个对象max和min，因FUN是函数类型，故它们自然是函数对象
  //这里相当于int max(int,int)和int min(int,int)两个声明
  printf("max(3,5)=%d",max(3,5));//调用这两个函数
  printf("min(3,5)=%d",min(3,5));
  //定义指针(函数指针)
  FUN* pfun;//pfun是一种指针，它专门指向FUN类型的对象。相当于定义int(*pfun)(int,int);
  pfun=max;//max和min都是FUN类型的对象
  printf("&max=%x pfun=%x",max,pfun);
  //其它使用基本无意义，略

  //可见，若程序中要用到许多类型相同但名称不同的函数，可先用typedef抽象出类型，再用该类型
  //一次便可声明许多函数，以简化函数原型的书写。但这种类型只能用来声明函数，而不能用来定义函数

} //main end

//下面是main中用到的函数
void fun1(unsigned char p)//因vo与uc的作用域不在此处，故这里直接使用void和unsigned 
{ printf("fun1:%c",p);//这样与函数原型vo fun1(uc)亦对应
}

typedef struct{unsigned char hou,min,sec;} time;//因main中的time类型作用域已结束，故这里要使用必须重新定义
time fun2(time p)
{ p.hou=20;p.min=30,p.sec=55; 
  return p;}
/*注：严格来说这里的time与main中函数原型里的time并不是同一类型，但系统忽略了这点
正确用法应将main中的time作为全局类型定义在程序开头，这样其后的函数都可共享使用该类型*/

void* fun3(float** p)
{ printf("fun3:malloc(%d)",p); 
  return malloc(int(p));
}

typedef char* ap2[2];
void fun4(ap2 p)
{ printf("fun4:p[0]=%s p[1]=%s
",p[0],p[1]);
}

int max(int a,int b)
{ return a>b?a:b;
}

int min(int a,int b)
{ return a<b?a:b;
}