C语言高频率--typedef和const用法详解

一、typedef用法详解

C语言允许为一个数据类型起一个新的别名，就像给人起“绰号”一样。

起别名的目的不是为了提高程序运行效率，而是为了编码方便。例如有一个结构体的名字是 stu，要想定义一个结构体变量就得这样写：

struct stu stu1;

struct 看起来就是多余的，但不写又会报错。如果为 struct stu 起了一个别名 STU，书写起来就简单了：

STU stu1;

这种写法更加简练，意义也非常明确，不管是在标准头文件中还是以后的编程实践中，都会大量使用这种别名。

1、使用关键字typedef可以为类型起一个新的别名。typedef 的用法一般为：

typedef oldName newName;

oldName 是类型原来的名字，newName 是类型新的名字。例如：

typedef int INTEGER;
INTEGER a, b;
a = 10;
b = 20;

INTEGER a, b;等效于int a, b

typedef 还可以给数组、指针、结构体等类型定义别名。先来看一个给数组类型定义别名的例子：

typedef char ARRAY20[20];

表示 ARRAY20 是类型char [20]的别名。它是一个长度为 20 的数组类型。接着可以用 ARRAY20 定义数组：

ARRAY20 a1, a2, s1, s2;

它等价于：

char a1[20], a2[20], s1[20], s2[20];

注意，数组也是有类型的。例如char a1[20];

2、定义了一个数组 a1，它的类型就是 char [20]。

又如，为结构体类型定义别名：

typedef struct stu{
char name[20];
int age;
char sex;
} STU;

3、STU 是 struct stu 的别名，可以用 STU 定义结构体变量：

STU body1,body2;

它等价于：

struct stu body1, body2;

再如，为指针类型定义别名：

typedef int (*PTR_TO_ARR)[4];

表示 PTR_TO_ARR 是类型int * [4]的别名，它是一个二维数组指针类型。接着可以使用 PTR_TO_ARR 定义二维数组指针：

PTR_TO_ARR p1, p2;

按照类似的写法，还可以为函数指针类型定义别名：

typedef int (*PTR_TO_FUNC)(int, int);
PTR_TO_FUNC pfunc;

4、【示例】为指针定义别名。

#include <stdio.h>

typedef char(*PTR_TO_ARR)[100];

typedef int(*PTR_TO_FUNC)(int, int);

int max(int a, int b) {

return a > b ? a : b;

}

char str[6][100] = {0};

int main()

{

PTR_TO_ARR parr = str;

PTR_TO_FUNC pfunc = max;

int i;

printf("max: %d\n", (*pfunc)(10, 20));

for (i = 0; i < 6; i++)

{

printf("str[%d]: %s\n", i, *(parr + i));

}

return 0;

}

4、运行结果如下：

需要强调的是，typedef 是赋予现有类型一个新的名字，而不是创建新的类型。为了“见名知意”，请尽量使用含义明确的标识符，并且尽量大写。

typedef 和 #define 的区别

typedef 在表现上有时候类似于 #define，但它和宏替换之间存在一个关键性的区别。正确思考这个问题的方法就是把 typedef 看成一种彻底的“封装”类型，声明之后不能再往里面增加别的东西。

1) 可以使用其他类型说明符对宏类型名进行扩展，但对 typedef 所定义的类型名却不能这样做。如下所示：

#define INTERGE int
unsigned INTERGE n; //没问题

typedef int INTERGE;
unsigned INTERGE n; //错误，不能在 INTERGE 前面添加 unsigned

2) 在连续定义几个变量的时候，typedef 能够保证定义的所有变量均为同一类型，而 #define 则无法保证。例如：

#define PTR_INT int *
PTR_INT p1, p2;

经过宏替换以后，第二行变为：

int *p1, p2;

这使得 p1、p2 成为不同的类型：p1 是指向 int 类型的指针，p2 是 int 类型。

相反，在下面的代码中：

typedef int * PTR_INT
PTR_INT p1, p2;

p1、p2 类型相同，它们都是指向 int 类型的指针。

二、const用法详解

有时候我们希望定义这样一种变量，它的值不能被改变，在整个作用域中都保持固定。例如，用一个变量来表示班级的最大人数，或者表示缓冲区的大小。为了满足这一要求，可以使用const关键字对变量加以限定：

const int MaxNum = 100; //班级的最大人数

这样 MaxNum 的值就不能被修改了，任何对 MaxNum 赋值的行为都将引发错误：

MaxNum = 90; //错误，试图向 const 变量写入数据

我们经常将 const 变量称为常量（constant）。创建常量的格式通常为：

const type name = value;

const 和 type 都是用来修饰变量的，它们的位置可以互换，也就是将 type 放在 const 前面：

type const name = value;

但我们通常采用第一种方式，不采用第二种方式。另外建议将常量名的首字母大写，以提醒程序员这是个常量。

由于常量一旦被创建后其值就不能再改变，所以常量必须在定义的同时赋值（初始化），后面的任何赋值行为都将引发错误。一如既往，初始化常量可以使用任意形式的表达式，如下所示：

#include <stdio.h>

int getNum()

{

return 10000;

}

int main()

{

int n = 90000;

const int MaxNum1 = getNum(); //运行时初始化

const int MaxNum2 = n; //运行时初始化

const int MaxNum3 = 80000; //编译时初始化

printf("%d, %d, %d\n", MaxNum1, MaxNum2, MaxNum3);

return 0;

}

运行结果如下：

1、const 和指针

const 也可以和指针变量一起使用，这样可以限制指针变量本身，也可以限制指针指向的数据。const 和指针一起使用会有几种不同的顺序，如下所示：

const int *p1;
int const *p2;
int * const p3;

在最后一种情况下，指针是只读的，也就是 p3 本身的值不能被修改；在前面两种情况下，指针所指向的数据是只读的，也就是 p1、p2 本身的值可以修改（指向不同的数据），但它们指向的数据不能被修改。

当然，指针本身和它指向的数据都有可能是只读的，下面的两种写法能够做到这一点：

const int * const p4;

int const * const p5;

const 和指针结合的写法多少有点让初学者摸不着头脑，大家可以这样来记忆：const 离变量名近就是用来修饰指针变量的，离变量名远就是用来修饰指针指向的数据，如果近的和远的都有，那么就同时修饰指针变量以及它指向的数据。

2、const 和函数形参

在C语言中，单独定义 const 变量没有明显的优势，完全可以使用#define 命令代替。const 通常用在函数形参中，如果形参是一个指针，为了防止在函数内部修改指针指向的数据，就可以用 const 来限制。

在C语言标准库中，有很多函数的形参都被 const 限制了，下面是部分函数的原型：

size_t strlen ( const char * str );
int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );
char * strcat ( char * destination, const char * source );
char * strcpy ( char * destination, const char * source );
int system (const char* command);
int puts ( const char * str );
int printf ( const char * format, ... );

我们自己在定义函数时也可以使用 const 对形参加以限制，例如查找字符串中某个字符出现的次数：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

size_t strnchr(const char *str, char ch)

{

int i, n = 0, len = strlen(str);

for (i = 0; i<len; i++)

{

if (str[i] == ch)

{

n++;

}

return n;

}

int main()

{

char *str = "C语言经典编程100例实战-学习视频教程-腾讯课堂";

char ch = 't';

int n = strnchr(str, ch);

printf("%d\n", n);

return 0;

}

运行结果如下：

根据 strnchr() 的功能可以推断，函数内部要对字符串 str 进行遍历，不应该有修改的动作，用 const 加以限制，不但可以防止由于程序员误操作引起的字符串修改，还可以给用户一个提示，函数不会修改你提供的字符串，请你放心。

3、const 和非 const 类型转换

当一个指针变量 str1 被 const 限制时，并且类似const char *str1

这种形式，说明指针指向的数据不能被修改；如果将 str1 赋值给另外一个未被 const 修饰的指针变量 str2，就有可能发生危险。因为通过 str1 不能修改数据，而赋值后通过 str2 能够修改数据了，意义发生了转变，所以编译器不提倡这种行为，会给出错误或警告。

也就是说，const char *和char *是不同的类型，不能将const char *类型的数据赋值给char *类型的变量。但反过来是可以的，编译器允许将char *类型的数据赋值给const char * 类型的变量。

这种限制很容易理解，char *指向的数据有读取和写入权限，而const char *指向的数据只有读取权限，降低数据的权限不会带来任何问题，但提升数据的权限就有可能发生危险。

C语言标准库中很多函数的参数都被 const 限制了，但我们在以前的编码过程中并没有注意这个问题，经常将非 const 类型的数据传递给 const 类型的形参，这样做从未引发任何副作用，原因就是上面讲到的，将非 const 类型转换为 const 类型是允许的。

四、const与#define相比及优势

1、区别
（1）就起作用的阶段而言： #define是在编译的预处理阶段起作用，而const是在编译、运行的时候起作用。
（2）就起作用的方式而言： #define只是简单的字符串替换，没有类型检查。而const有对应的数据类型，是要进行判断的，可以避免一些低级的错误。
（3）就存储方式而言：#define只是进行展开，有多少地方使用，就替换多少次，它定义的宏常量在内存中有若干个备份；const定义的只读变量在程序运行过程中只有一份备份。
（4）从代码调试的方便程度而言： const常量可以进行调试的，define是不能进行调试的，因为在预编译阶段就已经替换掉。

2、const优点

（1）const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查。而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换可能会产生意料不到的错误。

（2）有些集成化的调试工具可以对const常量进行调试，但是不能对宏常量进行调试。

（3）const可节省空间，避免不必要的内存分配，提高效率。