C语言复杂声明的本质与局限

操作方法

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  先简单回顾一下C语言的独有的变量声明方式。自诩使用C语言多年，却一直对于C的复杂的变量声明方式头皮发麻，直到看到VCZH大神前不久的大作，才恍然大悟。惭愧，因此下面的内容颇有拾人牙慧之嫌，但为了引出后面一系列关于语言的随笔，也没办法了，本文的荣誉都归于vczh大神。就从最简单的说起。 int a;    // 说明表达式a的值是int型，a自己本身也是int型，这不是废话吗？ int array[N];    // 于是，表达式array[n]的值为int型，array是int数组，是否废话的味道少了一点？ int *pA;    // 显然，*pA的值为int型，而pA的类型是指向int的指针。 int fun(int x, int y)    // 毫无疑问，表达式fun(a,b)的值为int型，fun则是函数，其函数签名是…… 通过前面例子，说明一个道理，可以从另外一个角度来理解C变量的类型声明，先确定整个表达式的结果值的类型，再考察变量本身的类型。就好比以上几个例子，a（单独一个变量都是表达式）, array[n], *pA, fun(a,b)这些表达式都是int型，定义变量的语句的类型，其实就是为了说明这个语句的变量的整个表达式的结果的值的类型。 好了，请深呼吸，开始重口味了，下面的注释，其实都是废话。 int *fuck[N];    // *func[n]的类型为int，因此，func[n]的结果类型为int*，因此，func的类型为数组，数组的元素为int的指针 int (*pfuck)(int x, int y)    // (*pfuck)(a, b)的结果类型为int，看到(*pfuck)，括号内出现一元操作符*，此物为求得指针的所指之内容，然后，此内容还能进行函数调用，因此可知，pfuck为指针，指向一函数，该函数的签名是……。当然，表达式pfuck(a, b)也可以得到相同的结果，但是，为了强调pfuck的类型，请坚持使用(*pfuck)。 int* (*pfuck)(int x, int y)    // *(*pfuck)(a, b)的值为int，pfuck的类型自然是函数指针，函数签名是有两个int型的参数，其返回值是int* int (*func[5])(int *p);    // 毋庸置疑，(*func[i])(int *p)的结果是int型。它表示先获取数组的一个元素，对元素解引用，进而函数调用。显然，func为长度5的数组，数组元素是函数指针，函数有一int*行的变量，返回值是int型。 int *(*func())();    // 心里发麻是不是，要淡定。不管怎么样，*(*func())()的结果始终都是int值，是不是？从最外围上看，*(...)()，此乃一函数调用，然后对返回值解引用得到的值为int。我们知道，C语言中，只有两物可进行函数调用的操作，或函数，或函数指针，两者必居其一。有以上例子分析可知，*(*func)()此乃对函数指针的函数调用结果求指针值。现在，又有*(*func())();，括号内的*func()，分明就表示func的函数调用，此函数的返回值为指针。结合最外层的函数调用，此返回值指针指向一函数，也就是说，返回值是函数指针。因此表达式*(*func())()，涉及到两个函数调用，它表示内层的函数调用返回函数指针，而此函数指针再调用一次，其结果为int*，再用上指针*运算符，整个表达式的值就为int了。因此，func是一函数，此函数返回函数指针，函数指针指向一个无参而返回值为int*的函数。曲折离奇，大功告成。 好了，该反过来想了，如何从变量的类型来构造其定义语句。好比，“fuck指向一个数组，其个数为5，数组元素为函数指针，函数签名为带一个(int *p)参数，返回结果是int”。 先考虑如何使用此变量。既然fuck是数组指针，那么，*fuck就是返回其所指向的数组，然后要得到数组的元素，自然理所当然必须用到[]操作符了，因此，就得到，(*fuck)[i]了，注意，千万切记，必须加括号，否则，*fuck[i]意味着fuck自己本身就是数组了。自己本身是数组，和指向数组，也即，数组和数组指针的差别，是相当大的，其差别之大就好像整型类型和整形指针类型。然后，必须不能忘记的是，一元操作符*就是取得指针的所指之物。 好了，总之，对于fuck，我们通过(*fuck)[i]得到数组元素。既然元素又是函数指针，进而就得到，(*(*fuck)[i])(pa)，这个表达式的值为int。因此，答案就是，“int (*(*fuck)[5])(int *p);”。 代码写成这样子，真他妈的贱，尽玩文字游戏，写的人费心，读的人糊涂。这该死的C语言，shit！ 文章突然长了，打住。不惜对完整的类型进行分离，以求得声明与使用的语法的高度一致性。C语言真是，真是精致得让人大倒胃口。 又：有时候，对于稍微复杂一点声明的常用类型，会经常出现重复的声明语法，特别是在函数指针的时候，为了拟补这种缺陷，或者说是痛苦，或者说是对于变量类型的重视，C语言提供了typedef的关键字。用以代表这种声明与使用的一致性的变量的类型。在前面的例子中看到，声明语句中的类型，只是说明变量采用这种表达式时，它的就是这种类型。好比，int *pArray[20]，*pArray[i]的值为int型，但pArray却绝不是int型，为了取得pArray的类型，可借助typedef；具体的使用如下，typedef int* IntArray[20];，然后，IntArray pArray;以定义同样类型的变量。又好比上例，int *(*func())();这个函数声明好像让某些人难以理解，用上typedef化简一下，就可以重点很突出了： typedef int* (*FunFuck)();    // FunFuck代表无参返回值是int*的函数指针类型； FunFuck func();    // 作用相当于int *(*func())()，但含义更加鲜明。 可以看到，typedef的用法很简单，不过是在过去的表达式的前面加一个typedef而已。后话，typedef在C++的template中，扮演了非常非常重要的角色，特别是模板元编程MPL中，全部的类型演算全部压在它身上，其作用之大，简直是惊天地泣鬼神，没有了typedef，C++的template不过是普通简单的泛型编程，有了template对typedef的完善支持，其实就是在struct/class内部中支持typedef语句，就导致了tmp的横空出现，导致C++的template成为威力最恐惧，同时语法也是最恐惧的泛型语言，没有之一。 继续补充：加上const。以上对于复杂声明的理解，明眼人一看就知道仅仅是从右值的角度入手。要理解const，就必须不可不提到左值了。左值右值是C++中的基本概念，三言两语也说不清楚。最粗浅的看法，左值指可以被写入，也就是说能出现于赋值语句的左边；右值指可读，只能在赋值表达式的右边。当然，一般来说，左值往往可以当做右值来使用，可写往往意味着可读。而const的作用，就是将原本可写的东西，给整成只读的了。具体到表达式来说，就是某些表达式的值具备左右值，而const就是去掉了它的左值功能。举例说吧，还是从最简单说起。 int a; 表达式a的结果是int型，既是左值又是右值； const int a;，a返回的结果是int类型，但是此结果已不再可写了，也即是a不能放在赋值语句的左边了。 int const a; 可这样理解，先不理int const，a是一个变量，既可读又可写，const将a整成只读。int表示const a的结果类型。虽然，理解上这样，但对编译器来说，const int a;和int const a;都一样，都只是表达了同样的意思，a是一个整型常量。 const int *p;，*p结果为int型，加上const后，*p只能读了，所以，p是整形指针，其所指的内容只能读不能写，但p本身却可写。 int const *p;，则先强调*p的只读性，然后再说明*p为int型。其实，这两种写法的意思都一样。 int *const p;，const 紧挨着p，说明p本身只读。至于 int *，则表示*p类型为int，可读写。因此，p是整形指针，p本身不可写，但其所指的内容却可读又可写。说实在，不明白这样的指针变量有什么鬼用，实际的代码应该用的很少才是。 为了表达指针的只读纯洁性的概念，不仅指针本身不能写，连其指向的内容也不可修改，C++终于整出了下面这样伟大的代码。int const *const p;或者const int * const p;。C++的这种做法，俗称致力于解决臆想中的问题，因为const与指针的组合，实际上只有指针所指向的内容只能读很有意义，其他的，意义微乎其微。 可见，原本C的声明使用一致性的语法，遇上const之后，开始有点混乱了。当半路中杀出C++的引用之后，这种语法的一致性在C++中就不复存在了。C++的很多语言特性，都在不同程度不同角度，深度和广度上，形式和语义上，给C语法的精致性造成致命的各种各样的冲击。以至于，最后C++变成了有史以来很难很复杂超级变态恐怖的语言了，没有之一。