詳解 GNU C 標準中的 typeof 關鍵字

若是你是 C++ 程序員，應該接觸過 C++11 裏的 decltype 操做符，它的做用是自動推導表達式的數據類型，以解決泛型編程中有些類型由模板參數決定而難以（甚至不可能）表示的問題。其實這個特性在 C 語言中也早有相似的實現，GNU C 標準中的一個擴展特性 typeof （PS: 不是 typedef）做用與 decltype 相似，咱們來看看這個關鍵字該怎麼用。

先來看一個最簡單的例子：

// demo 01
int var = 666;
typeof(int *) pvar = &var;
printf("pvar:\t%p\n", pvar);
printf("&var:\t%p\n", &var);
printf("var:\t%d\n", var);
printf("*pvar:\t%d\n", *pvar);

咱們先定義了一個 int 型變量 var，而後再定義一個指針型變量指向 var，通常咱們就直接 int *xxx = &xx，可是咱們爲了演示 typeof 的用法，就不要這麼直接了，typeof 是自動推導後面 ( ) 裏的數據類型，因此 typeof(int *) 直接推導出了 int * 型，用這個類型聲明瞭 pvar 並將其初始化爲 var 的地址，輸出結果應該就顯而易見了，這是在個人機器上的輸出：

好吧我認可上面那個例子是吃力不討好，明明寫個 int * 簡單又明瞭，非得加個 typeof 搞得這麼晦澀，其實 typeof 的功效在於其可以自動推導表達式類型，好比咱們把剛纔的 typeof(int *) 改爲 typeof(&var)，它也會自動推導出 &var 的類型 —— int * 型，你能夠本身試一下，原理是同樣的，這樣的話，當遇到一個很是複雜的表達式咱們很難推斷其類型的時候，typeof 就頗有用了。另外有一點要注意：typeof 是 GNU C 標準裏特有的擴展，標準的 ISO C 並無這個關鍵字，因此在編譯的時候不能加任何 ISO 的 C 標準選項，不然會報錯，好比編譯上面的代碼我加入了一個 -std=c90 的選項，編譯器就會有提示一堆 error：

解決的方法很簡單，把 -std=c90 改爲 -std=gnu90 即 GNU 的標準便可。

再來幾個例子，好比

// demo 02
int *pvar = NULL;
typeof(*pvar) var = 999;
printf("var:\t%d\n", var);

這個例子是先定義了一個整型指針變量 pvar，typeof 後面括號裏的表達式爲*pvar，pvar 的類型爲 int * 型，那 *pvar 固然就被解析爲 int 型，因此用這個類型聲明的變量 var 也是 int 型，就至關於 int var = 999; 輸出結果以下：

再來：

// demo 03
int *pvar = NULL;
typeof(*pvar) var[4] = {11, 22, 33, 44};
for (int i = 0; i < 4; i++)
    printf("var[%d]:\t%d\n", i, var[i]);
此次 typeof 解析出來的類型跟上一個同樣，區別是 var 是一個包含四個元素的數組，至關於 int var[4] = {...}; 輸出以下：

此次來個有點水平的：

// demo 04
typeof(typeof(const char *)[4]) pchar = {"hello", "world", "good", "night"};
for (int i = 0; i < 4; i++)
    printf("pchar[%d]:\t%s\n", i, pchar[i]);

此次看起來就比較複雜了，考驗你指針功底的時候到了，他嵌套了兩層 typeof，咱們一層一層的往外剝，先看最裏層，typeof 先解析出一個 const char * 類型，有經驗的 C 程序員應該立刻就能聯想到字符串了吧，然後面又跟着一個 [4]，說明這是一個包含四個字符串的數組類型，那麼這個類型也就被最外層的 typeof 給解析到了，那麼最終的 pchar 也就是這個類型了，至關於 const char *pchar[4] = {...}; 

再來考驗一下你的指針，此次是函數指針：

// demo 05
int add(int param1, int param2) {
    return param1 + param2;
}
 
int sub(int param1, int param2) {
    return param1 - param2;
}
 
int mul(int param1, int param2) {
    return param1 * param2;
}
 
int main() {
    int (*func[3]) (int, int) = {add, sub, mul};
    typeof(func[0](1, 1)) sum = 100;
    typeof(func[1](1, 1)) dif = 101;
    typeof(func[2](1, 1)) pro = 102;
 
    printf("sum:\t%d\n", sum);
    printf("dif:\t%d\n", dif);
    printf("pro:\t%d\n", pro);
    return 0;
}

這個 demo 中先定義了三個函數，這三個函數都是返回值爲 int 類型，而且接受兩個 int 型的參數，而後在 main 函數中定義了一個函數指針數組 func，並用上面三個函數名將其初始化，而後咱們來看底下的第一個 typeof  會推導出什麼類型，func[0] 就是指 add 這個函數，後面的括號裏跟了兩個參數，說白了就是簡單的 add(1, 1) 的調用，而 add 會返回一個 int 型值，因此最終推導出的類型就是 int 型，其它兩個都是同理，因此 sum、dif、pro 其實就是三個整型數，至關於 int sum = 100; int dif = 101; int pro = 102; 好吧，我認可這個 demo 有點坑，並且這個例子舉得不恰當，輸出結果就是它們分別的值：

咱們再看看它在宏定義中的應用：

// demo 06
#define pointer(T)  typeof(T *)
#define array(T, N) typeof(T[N])
 
int main() {
    array(pointer(char), 4) pchar = {"hello", "world", "good", "night"};
    for (int i = 0; i < 4; i++)
        printf("pchar[%d]:\t%s\n", i, pchar[i]);
    return 0;
}

這裏用到了宏函數，pointer(T) 會被替換爲 typeof(T *)，也就是說 pointer 後面跟某個類型的名字，通過預處理以後就會變成用 typeof 解析相應類型的指針類型，而 array 後面跟一個類型名和一個整數，而後 typeof 就會解析爲該類型的一個數組，這樣 main 函數中的 array(pointer(char), 4)，pointer(char) 首先會被解析爲 char * 型，而後外層的 array 會再被解析爲包含 4 個 char * 元素的數組類型，因此就至關於 char *pchar[4] = {...}; 輸出結果以下：

好了，囉嗦了這麼多，typeof 這個關鍵字總算是知道用來幹什麼了吧，感受好像語法挺晦澀的，並且沒有什麼實際用途，那好吧，我再讓大夥看一看實際項目中的一個例子：

/*
 * 選自 linux-2.6.7 內核源碼
 * filename: linux-2.6.7/include/linux/kernel.h
 */
#define min(x,y) ({ \
    typeof(x) _x = (x);    \
    typeof(y) _y = (y);    \
    (void) (&_x == &_y);        \
    _x < _y ? _x : _y; })
上面這個例子是選自 linux 2.6.7 內核中 include/linux/kernel.h 這個頭文件，宏定義 min 的做用是從兩個相同類型的對象中選取一個最小的，它接受兩個參數 x 和 y，後面的宏替換部分就用 typeof 定義兩個變量 _x 和 _y，並分別賦值爲 x y，這裏用 typeof 的做用就是可讓 min 接受任何類型的參數而沒必要侷限於某一個單一類型，這有點泛型編程的味道了，最後一個語句 _x < _y ? _x : _y; 用了一個條件運算符來返回兩者之中最小的，中間還有一句 (void) (&_x == &_y); 看起來好像是廢話，其實這句話是有特殊用意的，由於咱們不能保證你在使用 min 的時候傳入的兩個參數都是相同的類型，這時候就須要作一個檢測，而 C 語言不支持直接 typeof(_x) == typeof(_y) 這樣的操做，因此就取其地址，用指針類型來比較，若是兩個指針的類型不一致，編譯器就會產生警告以達到檢測的效果，至於前面的 (void)，是由於僅表達式 &_x == &_y 自己是沒有意義的，若是沒有這個 (void) 編譯器一樣會警告：statement with no effect [-Wunused-value]，無效的語句，若是不想看到這個警告，那就在前面加個 (void) 忽略掉。

typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int,void*);
用typedef 定義了一個函數指針類型irq_handler_t，指向的函數原型返回類型爲 irqreturn_t 它接收的參數類型就是int 和void* 兩個參數