C言語の型に別名を付ける(typedef) 基本の書き方と使い方

// 基本構文の例
typedef unsigned long usize;  // unsigned long に usize という別名を付ける
typedef const char* cstr;     // const char* に cstr という別名を付ける

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

// わかりやすい別名の例
typedef int32_t  i32;
typedef uint64_t u64;

int main(void) {
    i32 a = -42;           // int32_t と同じ
    u64 b = 10000000000ULL; // uint64_t と同じ

    printf("a=%d (sizeof(i32)=%zu)\n", a, sizeof(i32));
    printf("b=%llu (sizeof(u64)=%zu)\n", (unsigned long long)b, sizeof(u64));
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// int* の別名。PInt という「intへのポインタ型」を表す型名を作る
typedef int* PInt;

int main(void) {
    int x = 10;
    int y = 20;

    PInt px = &x;  // px は int* 型
    PInt py = &y;  // py も int* 型。typedef を使うと "両方ポインタ" になる

    // const の付き方に注意: "const PInt" は "int* const"
    // つまり「ポインタ自体が定数」であり、「指す先が const」ではありません。
    const PInt cpx = &x; // cpx は「constなポインタ」(先は変更可)
    *cpx = 123;          // OK: 先の値は書き換え可能
    // cpx = &y;         // NG: ポインタを書き換えることはできない(コンパイルエラー)

    printf("*px=%d, *py=%d, *cpx=%d\n", *px, *py, *cpx);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// ファイルスコープの別名
typedef int Length;

int main(void) {
    printf("outer sizeof(Length)=%zu\n", sizeof(Length)); // int のサイズ

    {
        // ブロック内での別名の再定義(外側を隠す)
        typedef double Length;
        printf("inner sizeof(Length)=%zu\n", sizeof(Length)); // double のサイズ
    }

    printf("outer sizeof(Length)=%zu\n", sizeof(Length)); // 再び外側の定義に戻る
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// 無名structに Point という別名を付ける
typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;

int main(void) {
    Point p = { .x = 3, .y = 4 };
    printf("Point(%d, %d)\n", p.x, p.y);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// "Node" というタグ名の前方宣言と、同名の typedef を用意
typedef struct Node Node;

struct Node {
    int value;
    Node* next; // ここで Node* を使えるのが前方宣言の利点
};

void print_list(const Node* head) {
    for (const Node* cur = head; cur != NULL; cur = cur->next) {
        printf("%d", cur->value);
        if (cur->next) printf("->");
    }
    printf("\n");
}

int main(void) {
    // 3 -> 2 -> 1 のリストを作る
    Node n1 = { .value = 1, .next = NULL };
    Node n2 = { .value = 2, .next = &n1 };
    Node n3 = { .value = 3, .next = &n2 };

    print_list(&n3);
    return 0;
}

// 使い分けの短い例(出力はありません)
struct Raw { int a; };         // これだけだと struct Raw 型
typedef struct Raw Raw;         // Raw という別名を付ける

typedef struct { int x, y; } Point; // 無名structに別名

// 使い方例
// struct Raw r; // OK
// Raw r2;       // OK (typedefのおかげ)
// Point p;      // OK (typedefのおかげ)

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int  a = 0;
    int* p, q;  // p は int*、q は int (ここが落とし穴)

    // わかりにくさを可視化する
    printf("sizeof(p)=%zu (pointer), sizeof(q)=%zu (int)\n",
           sizeof(p), sizeof(q));

    // 対策1: 変数ごとに * を付ける
    int *p2, *q2;

    // 対策2: typedefで「ポインタ型の別名」を作る
    typedef int* PInt;
    PInt p3, q3; // p3 も q3 も int* になる

    printf("sizeof(p3)=%zu, sizeof(q3)=%zu (both pointer)\n",
           sizeof(p3), sizeof(q3));
    return 0;
}

/* types.h */
#ifndef TYPES_H_
#define TYPES_H_

#include <stdint.h>

// プロジェクト全体で共有する別名
typedef uint32_t UserId;
typedef const char* CString;

#endif /* TYPES_H_ */

/* main.c */
#include <stdio.h>
#include "types.h"
#include "types.h" // 誤って二重にインクルードしても、ガードがあれば安全

int main(void) {
    UserId id = 42;
    CString name = "alice";
    printf("id=%u, name=%s\n", id, name);
    return 0;
}