1. typedef 的基本使用

1.1 typedef與結(jié)構(gòu)體的結(jié)合使用

typedef 是 C 語言的一個關(guān)鍵字，用來給某個類型起個別名，也就是給C語言中已經(jīng)存在的一個類型起一個新名字。大家在閱讀代碼的過程中，會經(jīng)常見到 typedef 與結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合體、枚舉、函數(shù)指針聲明結(jié)合使用。比如下面結(jié)構(gòu)體類型的聲明和使用：

struct student{char name[20];int age;float score;};struct student stu = {"wit", 20, 99};

在C語言中定義一個結(jié)構(gòu)體變量，我們通常的寫法是：

struct 結(jié)構(gòu)體名 變量名;

前面必須有一個struct關(guān)鍵字打前綴，編譯器才會理解你要定義的對象是一個結(jié)構(gòu)體變量。而在C++語言中，則不需要這么做，直接使用：結(jié)構(gòu)體名 變量名就可以了

struct student{char name[20];int age;float score; };int main (void){ student stu = {"wit", 20, 99};return 0;}

如果我們使用typedef，就可以給student聲明一個別名student_t和一個結(jié)構(gòu)體指針類型student_ptr，然后就可以直接使用student_t類型去定義一個結(jié)構(gòu)體變量，不用再寫struct，這樣會顯得代碼更加簡潔。

#include <stdio.h>typedef struct student{char name[20];int age;float score;}student_t, *student_ptr;
int main (void){student_t stu = {"wit", 20, 99};student_t *p1 = &stu; student_ptr p2 = &stu;printf ("name: %s\n", p1->name);printf ("name: %s\n", p2->name); return 0;}程序運行結(jié)果：witwit

1. 2 typedef 與數(shù)組的結(jié)合使用

typedef除了與結(jié)構(gòu)體結(jié)合使用外，還可以與數(shù)組結(jié)合使用。定義一個數(shù)組，通常我們使用int array[10];即可。我們也可以使用typedef先聲明一個數(shù)組類型，然后再使用這個類型去定義一個數(shù)組。

typedef int array_t[10]; array_t array;int main (void){array[9] = 100;printf ("array[9] = %d\n", array[9]);return 0;}

在上面的demo程序中，我們聲明了一個數(shù)組類型array_t，然后再使用該類型定義一個數(shù)組array，這個array效果其實就相當(dāng)于：int array[10]。

1.3 typedef 與指針的結(jié)合使用

typedef char * PCHAR;int main (void){//char * str = "學(xué)嵌入式"; PCHAR str = "學(xué)嵌入式";printf ("str: %s\n", str);return 0;}

在上面的demo程序中，PCHAR 的類型是 char *，我們使用PCHAR類型去定義一個變量str，其實就是一個char *類型的指針。

1.4 typedef與函數(shù)指針的結(jié)合使用

定義一個函數(shù)指針，我們通常采用下面的形式：

int (*func)(int a, int b);

我們同樣可以使用typedef聲明一個函數(shù)指針類型：func_t

typedef int (*func_t)(int a, int b);func_t fp; // 定義一個函數(shù)指針變量

寫個簡單的程序測試一下，運行OK：

typedef int (*func_t)(int a, int b);int sum (int a, int b){return a + b;} int main (void){func_t fp = sum;printf ("%d\n", fp(1,2));return 0;}

為了增加程序的可讀性，我們經(jīng)常在代碼中看到下面的聲明形式：

typedef int (func_t)(int a, int b);func_t *fp = sum;

函數(shù)都是有類型的，我們使用typedef給函數(shù)類型聲明一個新名稱：func_t。這樣聲明的好處是：即使你沒有看到func_t的定義，也能夠清楚地知道fp是一個函數(shù)指針，代碼的可讀性比上面的好。

1.5 typedef與枚舉的結(jié)合使用

typedef enum color{ red, white, black, green, color_num,} color_t;
int main (void){enum color color1 = red;color_t color2 = red;color_t color_number = color_num;printf ("color1: %d\n", color1);printf ("color2: %d\n", color2);printf ("color num: %d\n", color_number);return 0;}

枚舉與typedef的結(jié)合使用方法跟結(jié)構(gòu)體類似：可以使用typedef給枚舉類型color聲明一個新名稱color_t，然后使用這個類型就可以直接定義一個枚舉變量。

2. 使用typedef的優(yōu)勢

不同的項目，有不同的代碼風(fēng)格，也有不同的代碼“癖好”。看得代碼多了，你會發(fā)現(xiàn)：有的代碼喜歡用宏，有的代碼喜歡使用typedef。那么，使用typedef到底有哪些好處呢？為什么很多人喜歡用它呢？

2.1 可以讓代碼更加清晰簡潔

typedef struct student{char name[20];int age;float score;}student_t, *student_ptr;
student_t stu = {"wit", 20, 99};student_t *p1 = &stu;student_ptr p2 = &stu;

如示例代碼所示，使用typedef，我們可以在定義一個結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合、枚舉變量時，省去關(guān)鍵字struct，讓代碼更加簡潔。

2.2 增加代碼的可移植性

C語言的int類型，我們知道，在不同的編譯器和平臺下，所分配的存儲字長不一樣：可能是2個字節(jié)，可能是4個字節(jié)，也有可能是8個字節(jié)。如果我們在代碼中想定義一個固定長度的數(shù)據(jù)類型，此時使用int，在不同的平臺環(huán)境下運行可能會出現(xiàn)問題。為了應(yīng)付各種不同“脾氣”的編譯器，最好的辦法就是使用自定義數(shù)據(jù)類型，而不是使用C語言的內(nèi)置類型。

#ifdef PIC_16typedef unsigned long U32#elsetypedef unsigned int U32 #endif

在16位的 PIC 單片機中，int一般占2個字節(jié)，long占4個字節(jié)，而在32位的ARM環(huán)境下，int和long一般都是占4個字節(jié)。如果我們在代碼中想使用一個32位的固定長度的無符號類型，可以使用上面方式聲明一個U32的數(shù)據(jù)類型，在代碼中你可以放心大膽地使用U32。將代碼移植到不同的平臺時，直接修改這個聲明就可以了。

在Linux內(nèi)核、驅(qū)動、BSP 等跟底層架構(gòu)平臺密切相關(guān)的源碼中，我們會經(jīng)?？吹竭@樣的數(shù)據(jù)類型，如size_t、U8、U16、U32。在一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)卡驅(qū)動等對字節(jié)寬度、大小端比較關(guān)注的地方，也會經(jīng)?？吹絫ypedef使用得很頻繁。

2.3 比宏定義更好用

C語言的預(yù)處理指令#define用來定義一個宏，而typedef則用來聲明一種類型的別名。typedef跟宏相比，不僅僅是簡單的字符串替換，可以使用該類型同時定義多個同類型對象。

typedef char* PCHAR1;#define PCHAR2 char *
int main (void){ PCHAR1 pch1, pch2; PCHAR2 pch3, pch4;printf ("sizeof pch1: %d\n", sizeof(pch1));printf ("sizeof pch2: %d\n", sizeof(pch2));printf ("sizeof pch3: %d\n", sizeof(pch3));printf ("sizeof pch4: %d\n", sizeof(pch4));return 0;}

在上面的示例代碼中，我們想定義4個指向char類型的指針變量，然而運行結(jié)果卻是：

sizeof pch1: 4sizeof pch2: 4sizeof pch3: 4sizeof pch4: 1

本來我們想定義4個指向char類型的指針，但是 pch4 經(jīng)過預(yù)處理宏展開后，就變成成了一個字符型變量，而不是一個指針變量。而 PCHAR1 作為一種數(shù)據(jù)類型，在語法上其實就等價于相同類型的類型說明符關(guān)鍵字，因此可以在一行代碼中同時定義多個變量。上面的代碼其實就等價于：

char *pch1, *pch2;char *pch3, pch4;

2.4 讓復(fù)雜的指針聲明更加簡潔

一些復(fù)雜的指針聲明，如：函數(shù)指針、數(shù)組指針、指針數(shù)組的聲明，往往很復(fù)雜，可讀性差。比如下面函數(shù)指針數(shù)組的定義：

int *(*array[10])(int *p, int len, char name[]);

上面的指針數(shù)組定義，很多人一瞅估計就懵逼了。我們可以使用typedef優(yōu)化一下：先聲明一個函數(shù)指針類型func_ptr_t，接著再定義一個數(shù)組，就會更加清晰簡潔，可讀性就增加了不少：

typedef int *(*func_ptr_t)(int *p, int len, char name[]);func_ptr_t array[10];

3. 使用typedef需要注意的地方

通過上面的示例代碼，我們可以看到，使用typedef可以讓我們的代碼更加簡潔、可讀性更強一些。但是typedef也有很多坑，稍微不注意就可能翻車。下面分享一些使用typedef需要注意的一些細節(jié)。

3.1 typedef在語法上等價于關(guān)鍵字

我們使用typedef給已知的類型聲明一個別名，其在語法上其實就等價于該類型的類型說明符關(guān)鍵字，而不是像宏一樣，僅僅是簡單的字符串替換。舉一個例子大家就明白了，比如const和類型的混合使用：當(dāng)const和常見的類型(如：int、char) 一同修飾一個變量時，const和類型的位置可以互換。但是如果類型為指針，則const和指針類型不能互換，否則其修飾的變量類型就發(fā)生了變化，如常見的指針常量和常量指針：

char b = 10;char c = 20;int main (void){ char const *p1 = &b; //常量指針：*p1不可變，p1可變char *const p2 = &b; //指針常量：*p2可變，p2不可變  p1 = &c; //編譯正常  *p1 = 20; //error: assignment of read-only location  p2 = &c; //error: assignment of read-only variable`p2' *p2 = 20; //編譯正常return 0;}

當(dāng)typedef 和 const一起去修飾一個指針類型時，與宏定義的指針類型進行比較：

typedef char* PCHAR2;#define PCHAR1 char * char b = 10;char c = 20;int main (void){ const PCHAR1 p1 = &b;const PCHAR2 p2 = &b; p1 = &c; //編譯正常  *p1 = 20; //error: assignment of read-only location  p2 = &c; //error: assignment of read-only variable`p2' *p2 = 20; //編譯正常return 0;}

運行程序，你會發(fā)現(xiàn)跟上面的示例代碼遇到相同的編譯錯誤，原因在于宏展開僅僅是簡單的字符串替換：

const PCHAR1 p1 = &b; //宏展開后是一個常量指針const char * p1 = &b; //其中const與類型char的位置可以互換

而在使用PCHAR2定義的變量p2中，PCHAR2作為一個類型，位置可與const互換，const修飾的是指針變量p2的值，p2的值不能改變，是一個指針常量，但是*p2的值可以改變。

const PCHAR2 p2 = &b; //PCHAR2此時作為一個類型，與const可互換位置PCHAR2 const p2 = &b; //該語句等價于上條語句char * const p2 = &b; //const和PCHAR2一同修飾變量p2，const修飾的是p2！

3.2 typedef是一個存儲類關(guān)鍵字

沒想到吧，typedef在語法上是一個存儲類關(guān)鍵字！跟常見的存儲類關(guān)鍵字(如：auto、register、static、extern)一樣，在修飾一個變量時，不能同時使用一個以上的存儲類關(guān)鍵字，否則編譯會報錯：

typedef static char * PCHAR;//error: multiple storage classes in declaration of `PCHAR'

3.3 typedef 的作用域

跟宏的全局性相比，typedef作為一個存儲類關(guān)鍵字，是有作用域的。使用typedef聲明的類型跟普通變量一樣遵循作用域規(guī)則：包括代碼塊作用域、文件作用域等。

typedef char CHAR;
void func (void){#define PI 3.14typedef short CHAR;printf("sizeof CHAR in func: %d\n",sizeof(CHAR)); }
int main (void){ printf("sizeof CHAR in main: %d\n",sizeof(CHAR)); func();typedef int CHAR;printf("sizeof CHAR in main: %d\n",sizeof(CHAR));printf("PI:%f\n", PI); return 0;}

宏定義在預(yù)處理階段就已經(jīng)替換完畢，是全局性的，只要保證引用它的地方在定義之后就可以了。而使用typedef聲明的類型則跟普通變量一樣遵循作用域規(guī)則。上面代碼的運行結(jié)果為：

sizeof CHAR in main: 1sizeof CHAR in func: 2sizeof CHAR in main: 4PI:3.140000

4 如何避免typedef的濫用？

通過上面的學(xué)習(xí)我們可以看到：使用typedef可以讓我們的代碼更加簡潔、可讀性更好。在實際的編程中，越來越多的人也開始嘗試使用typedef，甚至到了“過猶不及”的濫用地步：但凡遇到結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合、枚舉都要用個typedef封裝一下，不用就顯得你low、你菜、你的代碼沒水平。

其實typedef也有副作用，不一定非得處處都用它。比如上面我們封裝的STUDENT類型，當(dāng)你定義一個變量時：

STUDENT stu;

不看STUDENT的聲明，你知道stu的含義嗎？未必吧。而如果我們直接使用struct定義一個變量，則會更加清晰，讓你一下子就知道stu是個結(jié)構(gòu)體類型的變量：

struct student stu;

一般來講，當(dāng)遇到以下情形時，使用typedef可能會有用，否則可能會適得其反：

• 創(chuàng)建一個新的數(shù)據(jù)類型

• 跨平臺、指定長度的類型：如U32/U16/U8

• 跟操作系統(tǒng)、BSP、網(wǎng)絡(luò)字寬相關(guān)的數(shù)據(jù)類型：如size_t、pid_t等

• 不透明的數(shù)據(jù)類型：需要隱藏結(jié)構(gòu)體細節(jié)，只能通過函數(shù)接口訪問的數(shù)據(jù)類型

在閱讀Linux內(nèi)核源碼過程中，你會發(fā)現(xiàn)大量使用了typedef，哪怕是簡單的int、long都使用了typedef。這是因為：Linux內(nèi)核源碼發(fā)展到今天，已經(jīng)支持了太多的平臺和CPU架構(gòu)，為了保證數(shù)據(jù)的跨平臺性和可移植性，所以很多時候不得已使用了typedef，對一些數(shù)據(jù)指定固定長度：如U8/U16/U32等。但是內(nèi)核也不是到處到濫用，什么時候該用，什么不該用，也是有一定的規(guī)則要遵循的，具體大家可以看kernel Document中的 CodingStyle 中關(guān)于typedef的使用建議。（在此感謝“裸機思維”的推薦）

-END-