也谈typedef

原文:http://bigwhite.blogbus.com/logs/20147715.html

C语言语法简单，但内涵却博大精深；如果在学习时只是止步于表面，那么往往后期会遇到很多困难。typedef是C语言中一个很好用的工具，大量存在于已有代码中，特别值得一提的是：C++标准库实现中更是对typedef有着大量的使用。但很多初学者对其的理解仅局限于：typedef用来定义一个已有类型的"别名(alias)"。正是因为有了这样的理解，才有了后来初学者在typedef int myint和typedef myint int之间的犹豫不决。很多国内大学的C语言课之授课老师也都是如是说的，或者老师讲的不够透彻，导致学生们都是如是理解的。我这里想结合C语言标准文档以及一些代码实例，也说说typedef。

int    *p;
这样的代码是C语言中最最基础的一个语句了，大家都知道这个语句声明了一个变量p，其类型是指向整型的指针(pointer to int)；如果在这个声明的前面加上一个typedef后，整个语义(semantics)又会是如何改变的呢？
typedef int    *p;

我们先来看看C99标准中关于typedef是如何诠释的？C99标准中这样一小段精辟的描述："In a declaration whose storage-class specifier is typedef, each declarator defines an identifier to be a typedef name that denotes the type specified for the identifier in the way described in xx"。

参照这段描述，并拿typedef int    *p作为例子来理解：在一个声明中，如果有存储类说明符typedef的修饰，标识符p将被定义为了一个typedef name，这个typedef name表示(denotes)一个类型，什么类型呢？就是int *p这个声明(declarator)中标识符(indentifier)p的类型(int*)。

再比对一下两个声明：
int    *p;
typedef int    *p;
是不是有点"茅舍顿开"的感觉，int *p中, p是一个变量，其类型为pointer to int；在int *p前面增加一个typedef后，p变为一个typedef-name，这个typedef-name所表示的类型就是int *p声明式中p的类型(int*)。说句白话，typedef让p去除了普通变量的身份，摇身一变，变成了p的类型的一个typedef-name了。

为了巩固上面的理解，我们再来看看"C语言参考手册(C: A Reference Manual)"中的说法：任何declarator(如typedef int   *p)中的indentifier(如p)定义为typedef-name， 其(指代p)表示的类型是declarator为正常变量声明(指代int *p)的那个标识符(指代p)的类型(int*)。有些绕嘴，不过有例子支撑：

[例1]
typedef double MYDOUBLE;

分析:
去掉typedef ，得到正常变量声明=> double MYDOUBLE;
变量MYDOUBLE的类型为double;
=> "typedef double MYDOUBLE"中MYDOUBLE是类型double的一个typedef-name。

MYDOUBLE    d; <=> d是一个double类型的变量

[例2]
typedef double *Dp;

分析:
去掉typedef ，得到正常变量声明=> double *Dp;
变量Dp的类型为double*，即pointer to double;
=> "typedef double *Dp"中Dp是类型double*的一个typedef-name。

Dp    dptr; <=> dptr是一个pointer to double的变量

[例3]
typedef int* Func(int);

分析:
去掉typedef ，得到正常变量声明=> int* Func(int);
变量Func的类型为一个函数标识符，该函数返回值类型为int*，参数类型为int;
=> "typedef int* Func(int)"中Func是函数类型(函数返回值类型为int*，参数类型为int)的一个typedef-name。

Func    *fptr; <=> fptr是一个pointer to function with one int parameter, returning a pointer to int
Func     f;   这样的声明意义就不大了。

[例4]
typedef int (*PFunc)(int);

分析:
去掉typedef ，得到正常变量声明=> int (*PFunc)(int);
变量PFunc的类型为一个函数指针，指向的返回值类型为int，参数类型为int的函数原型;
=> "typedef int (*PFunc)(int)"中PFunc是函数指针类型(该指针类型指向返回值类型为int，参数类型为int的函数)的一个typedef-name。

PFunc     fptr; <=> fptr是一个pointer to function with one int parameter, returning int

[例5]
typedef    int   A[5];

分析:
去掉typedef ，得到正常变量声明 => int   A[5];
变量A的类型为一个含有5个元素的整型数组；
=> "typedef    int   A[5]"中A是含有5个元素的数组类型的一个typedef-name。

A   a = {3, 4, 5, 7, 8};
A   b = { 3, 4, 5, 7, 8, 9}; /* 会给出Warning: excess elements in array initializer */

[例6]
typedef    int   (*A)[5]; (注意与typedef    int*    A[5]; 区分)

分析:
去掉typedef ，得到正常变量声明 => int   (*A)[5];
变量A的类型为pointer to an array with 5 int elements；
=> "typedef    int   (*A)[5]"中A是"pointer to an array with 5 int elements"的一个typedef-name。

int   c[5] = {3, 4, 5, 7, 8};
A    a = &c;
printf("%d\n", (*a)[0]); /* output: 3 */

如果这样赋值：
int   c[6] = {3, 4, 5, 7, 8, 9};
A    a = &c; /* 会有Warning: initialization from incompatible pointer type */

[例7]
typedef struct _Foo_t Foo_t;

分析:
去掉typedef ，得到正常变量声明 => struct _Foo_t Foo_t;
变量Foo_t的类型为struct _Foo_t;
=> "typedef struct _Foo_t Foo_t"中Foo_t是"struct _Foo_t"的一个typedef-name。

[例8]
typedef   struct { ... // }   Foo_t;

分析:
去掉typedef ，得到正常变量声明 => struct { ... // }   Foo_t;
变量Foo_t的类型为struct { ... // } ;
=> "typedef   struct { ... // }   Foo_t "中Foo_t是"struct { ... // }"的一个typedef-name。这里struct {...//}是一个无"标志名称(tag name)"的结构体声明。

参考资料：
1、"ISOIEC-98991999(E)--Programming Languages--C"之Page 123;
2、C语言参考手册(中文版) 之 Page 119