關於typedef的用法

一.基本概念剖析

int* (*a[5])(int, char*); //＃1

void (*b[10]) (void (*)()); //＃2
double(*)() (*pa)[9];  //＃3

1．C語言中函數聲明和數組聲明。函數聲明一般是這樣：

  int fun(int, double);

對應函數指針（pointer to function）的聲明是這樣：

  int (*pf)(int, double);

可以這樣使用：

pf = &fun; //賦值（assignment）操作
(*pf)(5, 8.9);//函數調用操作

也請注意，C語言本身提供了一種簡寫方式如下：

pf = fun;       // 賦值（assignment）操作
pf(5, 8.9);     // 函數調用操作

不過我本人不是很喜歡這種簡寫，它對初學者帶來了比較多的迷惑。
數組聲明一般是這樣：

int a[5]；
對於數組指針（pointer to array）的聲明是這樣：
int (*pa)[5];

可以這樣使用：

pa = &a； // 賦值（assignment）操作
int i = (*pa)[2]； // 將a[2]賦值給i；

2.有了上面的基礎，我們就可以對付開頭的三隻紙老虎了!：）這個時候你需要複習一下各種運算符的優先順序和結合順序了，順便找本書看看就夠了。
＃1：int* (*a[5])(int, char*);
首先看到標識符名a，“[]”優先級大於“*”，a與“[5]”先結合。所以a是一個數組，這個數組有5個元素，每一個元素都是一個指針，
指針指向“(int, char*)”，對，指向一個函數，函數參數是“int, char*”，返回值是“int*”。完畢，我們幹掉了第一個紙老虎。：）
＃2：void (*b[10]) (void (*)());
b是一個數組，這個數組有10個元素，每一個元素都是一個指針，指針指向一個函數，函數參數是“void (*)()”【注1】，返回值是“void”。完畢！
注1：這個參數又是一個指針，指向一個函數，函數參數爲空，返回值是“void”。
＃3：double(*)()(*pa)[9];
pa是一個指針，指針指向一個數組，這個數組有9個元素，每一個元素都是“double(*)()”【也即一個指針，指向一個函數，函數參數爲空，返回值是“double”】。(注意typedef int* p[9]與typedef int(*p)[9]的區別，前者定義一個數組，此數組包含9個int*類型成員，而後者定義一個指向數組的指針，被指向的數組包含9個int類型成員)。
現在是不是覺得要認識它們是易如反掌，工欲善其事，必先利其器！我們對這種表達方式熟悉之後，就可以用“typedef”來簡化這種類型聲明。

＃1：int* (*a[5])(int, char*);

  typedef int* (*PF)(int, char*);//PF是一個類型別名【注2】。 
PF a[5];//跟int* (*a[5])(int, char*);的效果一樣！

注2：很多初學者只知道typedef char* pchar；但是對於typedef的其它用法不太瞭解。Stephen Blaha對typedef用法做過一個總結：“建立一個類型別名的方法很簡單，在傳統的變量聲明表達式裏用類型名替代變量名，然後把關鍵字typedef加在該語句的開頭”。

＃2：void (*b[10])(void (*)());

  typedef void (*pfv)(); 
typedef void (*pf_taking_pfv)(pfv);
pf_taking_pfv b[10]; //跟void (*b[10]) (void (*)());的效果一樣！

＃3. double(*)()(*pa)[9];

  typedef double(*PF)();
 typedef PF (*PA)[9]; 
 PA pa; //跟doube(*)()(*pa)[9];的效果一樣！

3.const和volatile在類型聲明中的位置。
在這裏我只說const，volatile是一樣的!【注3】
注3：顧名思義，volatile修飾的量就是很容易變化，不穩定的量，它可能被其它線程，操作系統，硬件等等在未知的時間改變，
所以它被存儲在內存中，每次取用它的時候都只能在內存中去讀取，它不能被編譯器優化放在內部寄存器中。
類型聲明中const用來修飾一個常量，我們一般這樣使用：const在前面：

  const int； //int是const
const char*;//char是const 
char* const;//*（指針）是const 
const char* const;//char和*都是const

對初學者，const char*和 char* const是容易混淆的。這需要時間的歷練讓你習慣它。上面的聲明有一個對等的寫法：const在後面：

  int const； //int是const 
char const*;//char是const 
char* const;//*（指針）是const 
char const* const;//char和*都是const

第一次你可能不會習慣，但新事物如果是好的，我們爲什麼要拒絕它呢？：）const在後面有兩個好處：

A．const所修飾的類型正好是在它前面的那一個。如果這個好處還不能讓你動心的話，那請看下一個！
B．我們很多時候會用到typedef的類型別名定義。比如typedef char* pchar，如果用const來修飾的話，
當const在前面的時候，就是const pchar，你會以爲它就是const char* ，但是你錯了，它的真實含義是char* const。const pchar 和const long 本質上沒有區別，都是對變量進行只讀限制，只不過此處變量的數據類型是我們自己定義的而不是系統固有類型而已。因此，const pchar的含義是：限定數據類型爲char *的變量爲只讀。

是不是讓你大吃一驚！但如果你採用const在後面的寫法，意義就怎麼也不會變！
不過，在真實項目中的命名一致性更重要。你應該在兩種情況下都能適應，並能自如的轉換，公司習慣，
商業利潤不論在什麼時候都應該優先考慮！不過在開始一個新項目的時候，你可以考慮優先使用const在後面的習慣用法。

二. typedef & 結構的問題
　　當用下面的代碼定義一個結構時，編譯器報了一個錯誤，爲什麼呢？莫非C語言不允許在結構中包含指向它自己的指針嗎？請你先猜想一下，然後看下文說明：
typedef struct tagNode
{
　char *pItem;
　pNode pNext;
} *pNode;

　　答案與分析：
　　1、typedef的最簡單使用
typedef long byte_4;
　　給已知數據類型long起個新名字，叫byte_4。
　　2、 typedef與結構結合使用
typedef struct tagMyStruct
{
　int iNum;
　long lLength;
} MyStruct;
　　這語句實際上完成兩個操作：

　　1) 定義一個新的結構類型
struct tagMyStruct
{
　int iNum;
　long lLength;
};
　　分析：tagMyStruct稱爲“tag”，即“標籤”，實際上是一個臨時名字，struct 關鍵字和tagMyStruct一起，構成了這個結構類型，不論是否有typedef，這個結構都存在。
　　我們可以用struct tagMyStruct varName來定義變量，但要注意，使用tagMyStruct varName來定義變量是不對的，因爲struct 和tagMyStruct合在一起才能表示一個結構類型。
　　2) typedef爲這個新的結構起了一個名字，叫MyStruct。
typedef struct tagMyStruct MyStruct;
　　因此，MyStruct實際上相當於struct tagMyStruct，我們可以使用MyStruct varName來定義變量。

　　答案與分析：
　　C語言當然允許在結構中包含指向它自己的指針，我們可以在建立鏈表等數據結構的實現上看到無數這樣的例子，上述代碼的根本問題在於typedef的應用。
　　根據我們上面的闡述可以知道：新結構建立的過程中遇到了pNext域的聲明，類型是pNode，要知道pNode表示的是類型的新名字，那麼在類型本身還沒有建立完成的時候，這個類型的新名字也還不存在，也就是說這個時候編譯器根本不認識pNode。

　　解決這個問題的方法有多種：
　　1)、
typedef struct tagNode
{
　char *pItem;
　struct tagNode *pNext;
} *pNode;

　　2)、
typedef struct tagNode *pNode;
struct tagNode
{
　char *pItem;
　pNode pNext;
};
　　注意：在這個例子中，你用typedef給一個還未完全聲明的類型起新名字。C語言編譯器支持這種做法。

　　3)、規範做法：
struct tagNode
{
　char *pItem;
　struct tagNode *pNext;
};
typedef struct tagNode *pNode;

三.Typedef聲明有助於創建平臺無關類型，甚至能隱藏複雜和難以理解的語法。

不管怎樣，使用 typedef 能爲代碼帶來意想不到的好處，通過本文你可以學習用typedef避免缺欠，從而使代碼更健壯。
typedef聲明，簡稱typedef，爲現有類型創建一個新的名字。比如人們常常使用 typedef 來編寫更美觀和可讀的代碼。
所謂美觀，意指typedef 能隱藏笨拙的語法構造以及平臺相關的數據類型，從而增強可移植性和以及未來的可維護性。
本文下面將竭盡全力來揭示 typedef 強大功能以及如何避免一些常見的陷阱,如何創建平臺無關的數據類型，隱藏笨拙且難以理解的語法.
typedef使用最多的地方是創建易於記憶的類型名，用它來歸檔程序員的意圖。類型出現在所聲明的變量名字中，位於typedef關鍵字右邊。
例如：

typedef int size;

此聲明定義了一個 int 的同義字，名字爲 size。注意typedef並不創建新的類型。它僅僅爲現有類型添加一個同義字。
你可以在任何需要 int 的上下文中使用 size：

  void measure(size * psz); 
size array[4];
size len = file.getlength();

typedef 還可以掩飾複合類型，如指針和數組。例如，你不用象下面這樣重複定義有81個字符元素的數組：
char line[81]; char text[81];
定義一個typedef，每當要用到相同類型和大小的數組時，可以這樣：

  typedef char Line[81];
Line text, secondline; 
getline(text);

同樣，可以象下面這樣隱藏指針語法：

  typedef char * pstr; 
int mystrcmp(pstr, pstr);

這裏將帶我們到達第一個 typedef 陷阱。標準函數 strcmp()有兩個const char *類型的參數。因此，它可能會誤導人們象下面這樣聲明：
int mystrcmp(const pstr, const pstr);
這是錯誤的，事實上，const pstr被編譯器解釋爲char * const（一個指向 char 的常量指針），而不是const char *（指向常量 char 的指針）。
這個問題很容易解決：

  typedef const char * cpstr; 
int mystrcmp(cpstr, cpstr);

上面討論的 typedef 行爲有點像 #define 宏，用其實際類型替代同義字。不同點是typedef在編譯時被解釋
，因此讓編譯器來應付超越預處理器能力的文本替換。例如：

  typedef int (*PF) (const char *, const char *);

這個聲明引入了 PF 類型作爲函數指針的同義字，該函數有兩個 const char * 類型的參數以及一個 int 類型的返回值。如果要使用下列形式的函數聲明，那麼上述這個 typedef 是不可或缺的：

  PF Register(PF pf);

Register()的參數是一個PF類型的回調函數，返回某個函數的地址，其署名與先前註冊的名字相同。做一次深呼吸。下面我展示一下如果不用 typedef，我們是如何實現這個聲明的：

int (*Register (int (*pf)(const char *, const char *))) (const char *, const char *);

很少有程序員理解它是什麼意思，更不用說這種費解的代碼所帶來的出錯風險了。顯然，這裏使用 typedef 不是一種特權，
而是一種必需。typedef 就像 auto，extern，mutable，static，和 register 一樣，是一個存儲類關鍵字。
這並不是說typedef會真正影響對象的存儲特性；它只是說在語句構成上，typedef 聲明看起來象 static，extern 等類型的變量聲明。
下面將帶到第二個陷阱：

  typedef register int FAST_COUNTER; // 錯誤編譯通不過

問題出在你不能在聲明中有多個存儲類關鍵字。因爲符號 typedef 已經佔據了存儲類關鍵字的位置，
在 typedef 聲明中不能用 register（或任何其它存儲類關鍵字）。typedef 有另外一個重要的用途，那就是定義機器無關的類型，
例如，你可以定義一個叫 REAL 的浮點類型，在目標機器上它可以獲得最高的精度：

typedef long double REAL;

在不支持 long double 的機器上，該 typedef 看起來會是下面這樣：

typedef double REAL;

並且，在連 double 都不支持的機器上，該 typedef 看起來會是這樣：

typedef float REAL;

你不用對源代碼做任何修改，便可以在每一種平臺上編譯這個使用 REAL 類型的應用程序。唯一要改的是 typedef 本身。
在大多數情況下，甚至這個微小的變動完全都可以通過奇妙的條件編譯來自動實現。不是嗎?
標準庫廣泛地使用 typedef 來創建這樣的平臺無關類型：size_t，ptrdiff 和 fpos_t 就是其中的例子。
此外，象 std::string 和 std::ofstream 這樣的 typedef 還隱藏了長長的，難以理解的模板特化語法，
例如：basic_string，allocator> 和 basic_ofstream>。

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