為什么很多人編程喜歡用typedef？

新用戶0118F7lQ 2022-06-28 發(fā)布于江西

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摘要：不同的項目，有不同的代碼風(fēng)格，當(dāng)然也有不同的代碼“癖好”。代碼看的多了，你就會發(fā)現(xiàn)：有的代碼喜歡用宏，有的代碼喜歡用typedef。那么，使用typedef到底有哪些好處呢？為什么很多人都喜歡用它？

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：
wit
wit

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_16
typedef  unsigned long U32
#else
typedef 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)常看到這樣的數(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)常看到typedef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: 4
sizeof pch2: 4
sizeof pch3: 4
sizeof 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 3.14
  typedef 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: 1
sizeof CHAR in func: 2
sizeof CHAR in main: 4
PI: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。

END

來源：果果小師弟

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為什么很多人編程喜歡用typedef？