• typedef那回事儿


    typedef是一种特殊的声明方式,不过它与普通声明(详见这里)的含义取大不相同。普通声明的主角是“变量”,它或是创建一个新变量或是对外文件变量使用前的声明;而typedef声明的主角则是“类型”,通过这个声明对一种数据类型引入新的名字。从引入新名字这个角度来说,typedef声明又和宏定义有些相似:用新名字代替已有的名字。不过,在本文接下来的叙述中你会看到这两者之间的区别。

    typedef是特殊的

    正如本文一开始所说的那样,typedef是特殊的声明。我们最常见以及常用的方式如下:

        /* 代码段1 */
        struct stuinfo
        {
            char id[20];
            char name[20];
            int age;
        };
        typedef struct stuinfo stu; /* 语句1 */

    通过typedef声明为stuinfo结构体引入了一个新的名字stu。现在stuinfo结构和stu属于同一种数据类型,只不过两者在声明一个变量时使用的名字不同:

        /* 代码段2 */
        stu mystu1;
        struct stuinfo mystu2; /* 语句2 */

    通过上述两个代码段,可以再一次的理解typedef声明和普通声明的区别。代码段1通过typedef声明为stuinfo引入了一个新的名字stu;而代码段2则通过同一种数据类型的不同名称分别声明了两个同类型的变量。注意到语句1和语句2,除了语句1在声明前多了typedef关键字外,两者在形式上几乎一样,因此都可以通过上文所述的声明规则进行阅读。正是由于typedef这个关键字,使得这两种声明的含义有着巨大差异。

    其实,像上面的举例那样通过typedef声明而省去一个struct并没有多大的意义。使用typedef声明的最大优点是可以简洁的表达一个指针。比如ANSI C中的signal(),它的定义如下:

    void ( *signal(int signum, void (*handler)(int)) ) (int);

    考验你的时刻到了!你是否能快速说出这个声明的含义?

    这个复杂的语句声明了signal函数,这个函数有两个参数signum和handler;signum参数是一个整型变量。handler是一个函数指针,指向一个拥有整型参数并且返回空值的函数;signal函数的返回值是一个函数指针,该指针同样指向一个拥有整型参数并且返回空值的函数。

    对于这个复杂声明的解读的确很令人费劲。但是经过typedef的改进,它的阅读过程就简化了很多:

    typedef void (*sighandler_t)(int);

    sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

    通过typedef的声明,使得sighandler_t是这样一种类型:它是一个函数指针,该函数拥有一个整型参数并且返回空值。第二条语句则声明了函数signal,它拥有两个参数signum和handler。并且这个函数的返回值和参数handler都是sighandler_t类型的。

    虽然这样的声明在形式上简洁许多,不过和普通声明一样,此时阅读声明时仍然要记住声明符号的优先级规则。这种困扰在C语言中是难以避免的。

    typedef int x和#define x int是不一样的

    typedef和宏定义看似都是文本替换,但其实质不同。typedef表面上是对已有数据类型引入新名称,实则是对数据类型的严格封装。这种封装体现在下述两个方面。

    首先,经过宏定义后的类型名可以进行再次扩展,但是经过typedef引入的类型名则不能进行扩充。比如:

        #define myint1 int
        unsigned myint1 x; /* 正确 */
        
        typedef int myint2;
        unsigned myint2 x; /* 语法错误! */

    由于typedef是一种严格的数据封装,它只引入了myint2类型而没有引入unsigned myint2类型。也就是说,通过typedef的声明,编译器只能识别myint2类型。而unsigned myint2既不是基本类型也不是经过typedef声明过的类型,编译器就无法识别。

    其次,在连续的几个变量声明中,使用typedef定义的类型能够保证所有变量均为相同类型,而用宏定义的变量则无法保证统一性。比如:

        #define myint1 int *
        myint1 x,y; /* 经过宏替换后为: int *x,y; */
        
        typedef int * myint2;
        myint2 x,y;
    由于宏定义只是直接的文本替换,因此只能保证x是整型的指针变量而y为整型变量。而typedef定义过的类型myint2则是对int *的完全封装,所以x和y均为整型的指针变量。

    C语言中的名字空间

    在说明名字空间之前,请先阅读下面的代码:

        /*
         *Author: edsionte
         *Email:  edsionte@gmail.com
         *Time:   2011/02/03
         */
        
        #include < stdio.h >
        #include < string.h >
        
        struct id
        {
            int id;
        }id;
        
        typedef struct name
        {
            char name[20];
        }name;
        
        struct name name1;
        name name2;
        
        int main()
        {
            id.id = 1;
            strcpy(name1.name,"hello,");
            strcpy(name2.name,"edsionte!");
            printf("id.id = %d, %s%s ",id.id,name1.name,name2.name);
            return 0;
        }
        /* 运行结果 */
        edsionte@edsionte-laptop:~/code/expertC$ gcc tpdef.c -o tpdef
        edsionte@edsionte-laptop:~/code/expertC$ ./tpdef
        id.id = 1, hello,edsionte!

    你可能已经发现在上述代码中出现了多个id和name,并且这样的代码可以成功的编译。这些相同的名字标签为何可以同时出现?每个标签代表什么含义?这些问题将是下面分析的重点。

    以上述代码中10到13行的代码为例,这条语句中包含三个id标签。它们分别对应C语言中三种常见的名字空间:

    • 结构标签:这种标签用于结构体、联合体和枚举类型;struct后的id即为此类型的名字空间;
    • 成员名:每个结构体或联合体内部都与属于自己的名字空间;struct内部的成员id即为此类型;
    • 标签名:声明中的标示符;比如最后一个id,他是struct id类型的变量;

    由于这三种标签所处的名字空间不同,因此它们可以同时存在。但是在同一个名字空间中不能出现多个同名的标签。常见的例子就是一个结构体内不可能出现同名的变量。

    根据上面对名字空间的划分,15到18行的代码的解释为:struct后的name属于结构体标签;结构体内部的name属于成员名;而最后一个name属于声明的标示符;整条语句的含义是通过typedef声明将name结构体重命名为name。

    通过上面对typedef的分析,你应该对于struct name和name均可以声明一个变量不再陌生。此处我们用名字空间的来理解他们的区别,20句中的name属于结构标签,21句中的name属于一种类型的名称。

    上述同名的情况在日常的代码中实属罕见,这里只是为了说明名字空间而特别的举例。一般为了提高代码的可阅读性,最好对容易产生混淆的标签加上特别标记。比如VFS中inode和dentry结构体,两者内部均有flag一字段。尽管不同的结构体内有各自的名字空间,但是实际命名时仍然采用i_flag和d_flag。

    有了上面的基础,本部分一开始所举例的代码也就可以轻松阅读了。

    参考:

    《C专家编程》 人民邮电出版社;(美)林登(LinDen.P.V.D) 著,徐波 译;

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