再談typedef(重點爲函數指針)

有種很方便的寫法。

typedef int *p;

p pointer;

這時直接把pointer帶入原式中,取代p然後去掉typedef,得到的結果就是int * pointer;

哈哈,這樣直接替換就很直觀多了。

C語言語法簡單,但內涵卻博大精深;如果在學習時只是止步於表面,那麼往往後期會遇到很多困難。typedef是C語言中一個很好用的工具,大量存在於已有代碼中,特別值得一提的是:C++標準庫實現中更是對typedef有着大量的使用。但很多初學者對其的理解僅侷限於:typedef用來定義一個已有類型的"別名(alias)"。正是因爲有了這樣的理解,纔有了後來初學者在typedef int myint和typedef myint int之間的猶豫不決。很多國內大學的C語言課之授課老師也都是如是說的,或者老師講的不夠透徹,導致學生們都是如是理解的。我這裏想結合C語言標準文檔以及一些代碼實例,也說說typedef。

int    *p;

這樣的代碼是C語言中最最基礎的一個語句了,大家都知道這個語句聲明瞭一個變量p,其類型是指向整型的指針(pointer to int);如果在這個聲明的前面加上一個typedef後,整個語義(semantics)又會是如何改變的呢?

typedef  int    *p;

我們先來看看C99標準中關於typedef是如何詮釋的?C99標準中這樣一小段精闢的描述:"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"。

參照這段描述,並拿typedef  int    *p作爲例子來理解:在一個聲明中,如果有存儲類說明符typedef的修飾,標識符p將被定義爲了一個typedef name,這個typedef name表示(denotes)一個類型,什麼類型呢?就是int *p這個聲明(declarator)中標識符(indentifier)p的類型(int*)。

再比對一下兩個聲明:

int    *p;

typedef  int    *p;

是不是有點"茅舍頓開"的感覺,int *p中, p是一個變量,其類型爲pointer to int;在int *p前面增加一個typedef後,p變爲一個typedef-name,這個typedef-name所表示的類型就是int *p聲明式中p的類型(int*)。說句白話,typedef讓p去除了普通變量的身份,搖身一變,變成了p的類型的一個typedef-name了。

爲了鞏固上面的理解,我們再來看看"C語言參考手冊(C: A Reference Manual)"中的說法:任何declarator(如typedef int   *p)中的indentifier(如p)定義爲typedef-name, 其(指代p)表示的類型是declarator爲正常變量聲明(指代int  *p)的那個標識符(指代p)的類型(int*)。有些繞嘴,不過有例子支撐:

[例1]

typedef double MYDOUBLE;  

分析:

去掉typedef ,得到正常變量聲明=> double MYDOUBLE;

變量MYDOUBLE的類型爲double;

=> "typedef double MYDOUBLE"中MYDOUBLE是類型double的一個typedef-name。

MYDOUBLE    d; <=> d是一個double類型的變量

[例2]

typedef double *Dp;  

分析:

去掉typedef  ,得到正常變量聲明=> double *Dp;

變量Dp的類型爲double*,即pointer to double;

=> "typedef double *Dp"中Dp是類型double*的一個typedef-name。

Dp    dptr; <=> dptr是一個pointer to double的變量

[例3]

typedef int* Func(int);

分析:

去掉typedef  ,得到正常變量聲明=> int* Func(int);

變量Func的類型爲一個函數標識符,該函數返回值類型爲int*,參數類型爲int;

=> "typedef int* Func(int)"中Func是函數類型(函數返回值類型爲int*,參數類型爲int)的一個typedef-name。

Func    *fptr; <=> fptr是一個pointer to function with one int parameter, returning a pointer to int

Func     f;   這樣的聲明意義就不大了。

[例4]

typedef int (*PFunc)(int);

分析:

去掉typedef  ,得到正常變量聲明=> int (*PFunc)(int);

變量PFunc的類型爲一個函數指針,指向的返回值類型爲int,參數類型爲int的函數原型;

=> "typedef int (*PFunc)(int)"中PFunc是函數指針類型(該指針類型指向返回值類型爲int,參數類型爲int的函數)的一個typedef-name。

PFunc     fptr; <=> fptr是一個pointer to function with one int parameter, returning int

#include "iostream"

using namespace std;

int add(int a,int b){
return (a+b);
}

typedef int (* func)(int ,int ) ;

void main(){
func f = add;
int n = f(1,2);
cout << n << endl;
}

[例5]

typedef    int   A[5];

分析:

去掉typedef ,得到正常變量聲明 => int   A[5];

變量A的類型爲一個含有5個元素的整型數組;

=> "typedef    int   A[5]"中A是含有5個元素的數組類型的一個typedef-name。

A   a = {3, 4, 5, 7, 8};

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

[例6]

typedef    int   (*A)[5]; (注意與typedef    int*    A[5]; 區分)

分析:

去掉typedef ,得到正常變量聲明 => int   (*A)[5];

變量A的類型爲pointer to an array with 5 int elements;

=> "typedef    int   (*A)[5]"中A是"pointer to an array with 5 int elements"的一個typedef-name。

int   c[5] = {3, 4, 5, 7, 8};  

A    a = &c;

printf("%d\n", (*a)[0]); /* output: 3 */

如果這樣賦值:

int   c[6] = {3, 4, 5, 7, 8, 9};  

A    a = &c; /* 會有Warning: initialization from incompatible pointer type */

[例7]

typedef struct _Foo_t Foo_t;

分析:

去掉typedef ,得到正常變量聲明 => struct _Foo_t Foo_t;

變量Foo_t的類型爲struct _Foo_t;

=> "typedef struct _Foo_t Foo_t"中Foo_t是"struct _Foo_t"的一個typedef-name。

[例8]

typedef   struct { ... // }   Foo_t;

分析:

去掉typedef ,得到正常變量聲明 => struct { ... // }   Foo_t;

變量Foo_t的類型爲struct { ... // } ;

=> "typedef   struct { ... // }   Foo_t "中Foo_t是"struct { ... // }"的一個typedef-name。這裏struct {...//}是一個無"標誌名稱(tag name)"的結構體聲明。

參考資料:

1、"ISOIEC-98991999(E)--Programming Languages--C"之Page 123;

2、C語言參考手冊(中文版) 之 Page 119



在指針函數中,有這樣一類函數,它們也返回指針,但是這個指針不是指向int、char之類的基本類型,而是指向函數。對於初學者,別說寫出這樣的函數聲明,就是看到這樣的寫法也是一頭霧水。比如,下面的語句:

         int (*ff(int))(int *, int);

我們用上面介紹的方法分析一下,ff首先與後面的“()”結合,即:

         int (*(ff(int)))(int *, int);                   // 用括號將ff(int)再括起來

 

也就意味着,ff是一個函數。

 

    接着與前面的“*”結合,說明ff函數的返回值是一個指針。然後再與後面的“()”結合,也就是說,該指針指向的是一個函數。

 

這種寫法確實讓人非常難懂,以至於一些初學者產生誤解,認爲寫出別人看不懂的代碼才能顯示自己水平高。而事實上恰好相反,能否寫出通俗易懂的代碼是衡量程序員是否優秀的標準。一般來說,用typedef關鍵字會使該聲明更簡單易懂。在前面我們已經見過:

         int (*PF)(int *, int);

也就是說,PF是一個函數指針“變量”。當使用typedef聲明後,則PF就成爲了一個函數指針“類型”,即:

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

這樣就定義了返回值的類型。然後,再用PF作爲返回值來聲明函數:

         PF ff(int);


一個好例子是:

//#include<iostream.h>

#include<stdio.h>


typedef int (*FP_CALC)(int, int);

//注意這裏不是函數聲明而是函數定義,它是一個地址,你可以直接輸出add看看

int add(int a, int b)

{

     return a + b;

}

int sub(int a, int b)

{

     return a - b;

}

int mul(int a, int b)

{

     return a * b;

}

int div(int a, int b)

{

     return b? a/b : -1;

}

//定義一個函數,參數爲op,返回一個指針。該指針類型爲 擁有兩個int參數、

//返回類型爲int 的函數指針。它的作用是根據操作符返回相應函數的地址

FP_CALC calc_func(char op)

{

     switch (op)

     {

     case '+': return add;//返回函數的地址

     case '-': return sub;

     case '*': return mul;

     case '/': return div;

     default:

         return NULL;

     }

     return NULL;

}

//s_calc_func爲函數,它的參數是 op,

//返回值爲一個擁有 兩個int參數、返回類型爲int 的函數指針

int (*s_calc_func(char op)) (int, int)

{

     return calc_func(op);

//最終用戶直接調用的函數,該函數接收兩個int整數,和一個算術運算符,返回兩數的運算結果

int calc(int a, int b, char op)

{

     FP_CALC fp = calc_func(op); //根據預算符得到各種運算的函數的地址

         int (*s_fp)(int, int) = s_calc_func(op);//用於測試

// ASSERT(fp == s_fp);   // 可以斷言這倆是相等的

     if (fp) return fp(a, b);//根據上一步得到的函數的地址調用相應函數,並返回結果

     else return -1;

}


void main()

{   

    int a = 100, b = 20;


     printf("calc(%d, %d, %c) = %d\n", a, b, '+', calc(a, b, '+'));

     printf("calc(%d, %d, %c) = %d\n", a, b, '-', calc(a, b, '-'));

     printf("calc(%d, %d, %c) = %d\n", a, b, '*', calc(a, b, '*'));

     printf("calc(%d, %d, %c) = %d\n", a, b, '/', calc(a, b, '/'));

}




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