教你理解複雜的C/C++聲明

曾經碰到過讓你迷惑不解、類似于int * (* (*fp1) (int) ) [10];這樣的變量聲明嗎?本文將由易到難,一步一步教會你如何理解這種複雜的C/C++聲明。

我們將從天天都能碰到的較簡單的聲明入手,然後逐步加入const修飾符和typedef,還有函數指針,最後介紹一個能夠讓你准確地理解任何C/C++聲明的“右左法則”。

需要強調一下的是,複雜的C/C++聲明並不是好的編程風格;我這裏僅僅是教你如何去理解這些聲明。注重:爲了保證能夠在同一行上顯示代碼和相關注釋,本文最好在至少1024x768分辨率的顯示器上閱讀。

基礎

讓我們從一個非常簡單的例子開始,如下:

int n;

這個應該被理解爲“declare n as an int”(n是一個int型的變量)。

接下去來看一下指針變量,如下:

int *p;

這個應該被理解爲“declare p as an int *”(p是一個int *型的變量),或者說p是一個指向一個int型變量的指針。我想在這裏展開討論一下:我覺得在聲明一個指針(或引用)類型的變量時,最好將*(或&)寫在緊靠變量之前,而不是緊跟基本類型之後。這樣可以避免一些理解上的誤區,比如:

int* p,q;

第一眼看去,似乎是p和q都是int*類型的,但事實上,只有p是一個指針,而q是一個最簡單的int型變量。

我們還是繼續我們前面的話題,再來看一個指針的指針的例子:

char **argv;

理論上,對于指針的級數沒有限制,你可以定義一個浮點類型變量的指針的指針的指針的指針...

再來看如下的聲明:

int RollNum[30][4];

int (*p)[4]=RollNum;

int *q[5];

這裏,p被聲明爲一個指向一個4元素(int類型)數組的指針,而q被聲明爲一個包含5個元素(int類型的指針)的數組。

另外,我們還可以在同一個聲明中混合實用*和&,如下:

int **p1; // p1 is a pointer to a pointer to an int.

int *&p2; // p2 is a reference to a pointer to an int.

int &*p3; // ERROR: Pointer to a reference is illegal.

int &&p4; // ERROR: Reference to a reference is illegal.

注:p1是一個int類型的指針的指針;p2是一個int類型的指針的引用;p3是一個int類型引用的指針(不合法!);p4是一個int類型引用的引用(不合法!)。

const修飾符

當你想阻止一個變量被改變,可能會用到const要害字。在你給一個變量加上const修飾符的同時,通常需要對它進行初始化,因爲以後的任何時候你將沒有機會再去改變它。例如:

const int n=5;

int const m=10;

上述兩個變量n和m其實是同一種類型的——都是const int(整形恒量)。因爲C++標准規定,const要害字放在類型或變量名之前等價的。我個人更喜歡第一種聲明方式,因爲它更突出了const修飾符的作用。

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當const與指針一起使用時,輕易讓人感到迷惑。例如,我們來看一下下面的p和q的聲明:

const int *p;

int const *q;

他們當中哪一個代表const int類型的指針(const直接修飾int),哪一個代表int類型的const指針(const直接修飾指針)?實際上,p和q都被聲明爲const int類型的指針。而int類型的const指針應該這樣聲明:

int * const r= &n; // n has been declared as an int

這裏,p和q都是指向const int類型的指針,也就是說,你在以後的程序裏不能改變*p的值。而r是一個const指針,它在聲明的時候被初始化指向變量n(即r=&n;)之後,r的值將不再答應被改變(但*r的值可以改變)。

組合上述兩種const修飾的情況,我們來聲明一個指向const int類型的const指針,如下:

const int * const p=&n // n has been declared as const int

下面給出的一些關于const的聲明,將幫助你徹底理清const的用法。不過請注重,下面的一些聲明是不能被編譯通過的,因爲他們需要在聲明的同時進行初始化。爲了簡潔起見,我忽略了初始化部分;因爲加入初始化代碼的話,下面每個聲明都將增加兩行代碼。

char ** p1; // pointer to pointer to char

const char **p2; // pointer to pointer to const char

char * const * p3; // pointer to const pointer to char

const char * const * p4; // pointer to const pointer to const char

char ** const p5; // const pointer to pointer to char

const char ** const p6; // const pointer to pointer to const char

char * const * const p7; // const pointer to const pointer to char

const char * const * const p8; // const pointer to const pointer to const char

注:p1是指向char類型的指針的指針;p2是指向const char類型的指針的指針;p3是指向char類型的const指針;p4是指向const char類型的const指針;p5是指向char類型的指針的const指針;p6是指向const char類型的指針的const指針;p7是指向char類型const指針的const指針;p8是指向const char類型的const指針的const指針。

typedef的妙用

typedef給你一種方式來克服“*只適合于變量而不適合于類型”的弊端。你可以如下使用typedef:

typedef char * PCHAR;

PCHAR p,q;

這裏的p和q都被聲明爲指針。(假如不使用typedef,q將被聲明爲一個char變量,這跟我們的第一眼感覺不太一致!)下面有一些使用typedef的聲明,並且給出了解釋:

typedef char * a; // a is a pointer to a char

typedef a b(); // b is a function that returns

// a pointer to a char

typedef b *c; // c is a pointer to a function

// that returns a pointer to a char

typedef c d(); // d is a function returning

// a pointer to a function

// that returns a pointer to a char

typedef d *e; // e is a pointer to a function

// returning a pointer to a

// function that returns a

// pointer to a char

e var[10]; // var is an array of 10 pointers to

// functions returning pointers to

// functions returning pointers to chars.

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typedef經常用在一個結構聲明之前,如下。這樣,當創建結構變量的時候,答應你不使用要害字strUCt(在C中,創建結構變量時要求使用struct要害字,如struct tagPOINT a;而在C++中,struct可以忽略,如tagPOINT b)。

typedef struct tagPOINT

{

int x;

int y;

}POINT;

POINT p; /* Valid C code */

函數指針

函數指針可能是最輕易引起理解上的困惑的聲明。函數指針在DOS時代寫TSR程序時用得最多;在Win32和X-Windows時代,他們被用在需要回調函數的場合。當然,還有其它很多地方需要用到函數指針:虛函數表,STL中的一些模板,Win NT/2K/XP系統服務等。讓我們來看一個函數指針的簡單例子:

int (*p)(char);

這裏p被聲明爲一個函數指針,這個函數帶一個char類型的參數,並且有一個int類型的返回值。另外,帶有兩個float類型參數、返回值是char類型的指針的指針的函數指針可以聲明如下:

char ** (*p)(float, float);

那麽,帶兩個char類型的const指針參數、無返回值的函數指針又該如何聲明呢?參考如下:

void * (*a[5])(char * const, char * const);

“右左法則”[重要!!!]

The right-left rule: Start reading the declaration from the innermost parentheses, go right, and then go left. When you encounter parentheses, the direction should be reversed. Once everything in the parentheses has been parsed, jump out of it. Continue till the whole declaration has been parsed.

這是一個簡單的法則,但能讓你准確理解所有的聲明。這個法則運用如下:從最內部的括號開始閱讀聲明,向右看,然後向左看。當你碰到一個括號時就調轉閱讀的方向。括號內的所有內容都分析完畢就跳出括號的範圍。這樣繼續,直到整個聲明都被分析完畢。

對上述“右左法則”做一個小小的修正:當你第一次開始閱讀聲明的時候,你必須從變量名開始,而不是從最內部的括號。

下面結合例子來演示一下“右左法則”的使用。

int * (* (*fp1) (int) ) [10];

閱讀步驟:

1. 從變量名開始 -------------------------------------------- fp1

2. 往右看,什麽也沒有,碰到了),因此往左看,碰到一個* ------ 一個指針

3. 跳出括號,碰到了(int) ----------------------------------- 一個帶一個int參數的函數

4. 向左看,發現一個* --------------------------------------- (函數)返回一個指針

5. 跳出括號,向右看,碰到[10] ------------------------------ 一個10元素的數組

6. 向左看,發現一個* --------------------------------------- 指針

7. 向左看,發現int ----------------------------------------- int類型

總結:fp1被聲明成爲一個函數的指針的指針的數組,這個數組有10個元素,函數的原型爲帶一個int類型的參數,返回值爲一個指針?

再來看一個例子:

int *( *( *arr[5])())();

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閱讀步驟:

1. 從變量名開始 -------------------------------------------- arr

2. 往右看,發現是一個數組 ---------------------------------- 一個5元素的數組

3. 向左看,發現一個* --------------------------------------- 指針

4. 跳出括號,向右看,發現() -------------------------------- 不帶參數的函數

5. 向左看,碰到* ------------------------------------------- (函數)返回一個指針

6. 跳出括號,向右發現() ------------------------------------ 不帶參數的函數

7. 向左,發現* --------------------------------------------- (函數)返回一個指針

8. 繼續向左,發現int --------------------------------------- int類型

總結:

還有更多的例子:

float ( * ( *b()) [] )(); // b is a function that returns a

// pointer to an array of pointers

// to functions returning floats.

void * ( *c) ( char, int (*)()); // c is a pointer to a function that takes

// two parameters:

// a char and a pointer to a

// function that takes no

// parameters and returns

// an int

// and returns a pointer to void.

void ** (*d) (int &,

char **(*)(char *, char **)); // d is a pointer to a function that takes

// two parameters:

// a reference to an int and a pointer

// to a function that takes two parameters:

// a pointer to a char and a pointer

// to a pointer to a char

// and returns a pointer to a pointer

// to a char

// and returns a pointer to a pointer to void

float ( * ( * e[10])

(int &) ) [5]; // e is an array of 10 pointers to

// functions that take a single

// reference to an int as an argument

// and return pointers to

// an array of 5 floats.

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