C 语言复杂类型声明读写

C 语言的声明应该从右向左读,依次地,各符号指涉其左边的符号。例如:

// example 1
const int *i; 

其中包含 constint*i 这四个符号,依次从右向左:

  • i 指涉 *,说明 i 是一个指针。
  • * 指涉 int,说明该指针指向一个 int 类型。
  • int 指涉 const,说明该 int 是一个常量。

这样,此声明的涵义就非常清楚了。同样的,

// example 2
int const *i; 

可读作:i 是一个指针,该指针指向一个常量,该常量是一个 int 类型。显然,此声明与前者等价。而

// example 3
int * const i; 

可读作:i 是一个常量,该常量是一个指针,该指针指向一个 int 类型。显然,此声明的涵义与前者不同,而所谓的指针常量和常量指针,这样一读也很容易区分了。

对于声明中包含函数参数列表的圆括号以及数组的方括号的情况,在从右向左读之前,应从右向左递归地将这些括号移动到变量名的左边。例如:

// example 4
int ar[4][2];

从右向左,首先发现数组的方括号 [2],将其移动到变量名的左边,变为:

int [2]ar[4];

再将 [4] 移动到变量名的左边,变为:

int [2][4]ar;

可读作:ar 是一个长度为 4 的数组,该数组中的每一项是一个长度为 2 的数组,该数组中的每一项是一个 int 类型。

// example 5
int f(char);

将函数参数列表的圆括号 (char) 移动到变量名的左边,变为:

int (char)f;

可读作:f 是一个函数,该函数输入一个 char 类型,输出一个 int 类型。

移动时应将所有圆括号视为一个整体,对于变量名在一个圆括号中,而被移动的符号在该圆括号外部的情况,应移动到该圆括号的左边。例如:

// example 6
int (*(*funcs)[])(char);

首先发现函数参数列表的圆括号 (char),且位于包含变量名的圆括号 (*(*funcs)[]) 外部,将其移动到该圆括号左边,变为:

int (char)(*(*funcs)[]);

再将 [] 移动到包含变量名的圆括号 (*funcs) 左边,变为:

int (char)(*[](*funcs));

这里我们可以去掉那些无关紧要的表达优先级的圆括号(显然,不包括函数参数列表的圆括号)来简化我们的工作。我们知道,对于从左向右结合结合律不成立的操作,靠左边的括号可以去掉,比如 (a - b) - c 可以简化为 a - b - c,而其余括号不可,如 a - (b - c)。而我们这里读类型声明显然是从右向左结合结合律不成立,所以靠右边的括号可以去掉,而其余括号不可。这样,上面的声明化简为:

int (char)*[]*funcs;

读作:funcs 是一个指针,该指针指向一个数组,该数组中的每一项是一个指针,该指针指向一个函数,该函数输入一个 char 类型,输出一个 int 类型。

如果声明中包含多个变量名,无论显式或隐式的,移动的标的应为其所指涉的变量名。例如:

// example 7
int (*funcs[2])(double (*)(char));

其中, (char) 所指涉的变量为 (*) 中的隐式变量,而 [2] 指涉 funcs,变为:

int (double (char)*)*[2]funcs;

最后来欣赏一个变态的例子:

// example 8
int (*(*(*funcs)[2])(double (*callback)(char)))(long)

显然,应变为:

int (long)(*(double (char)(*callback))(*[2](*funcs)));

然后化简为:

int (long)*(double (char)*callback)*[2]*funcs;

别慌,相信你能读的:funcs 是一个指针,该指针指向一个数组,该数组中的每一项是一个指针,该指针指向一个函数,该函数输入一个名为 callback 的指针(该指针指向一个函数,该函数输入一个 char 类型,输出一个 double 类型),输出一个指针,该指针指向一个函数,该函数输入一个 long 类型,输出一个 int 类型。是不是很简单?

掌握了读,写就很简单了。首先从右向左写,再从左向右,将函数参数列表的圆括号以及数组的方括号,递归地移动到其所指涉的变量名的右边。如果跨越了多个符号(包括隐式的变量名)则需要给跨越的这一段加括号。例如,先写出上文中的:

int (double (char)*)*[2]funcs;

从左向右递归,先处理 (char),其所指涉的是隐式的指针变量,因此跨越了两个符号: * 和隐式的变量,需要给这两个符号加括号,变为:

int (double (*)(char))*[2]funcs;

再处理外层的 (double (*)(char)),变为:

int (*[2]funcs)(double (*)(char));

最后处理 [2],变为:

int (*funcs[2])(double (*)(char));

结论

作为当代主流的类 C 语言的先驱,C 语言的设计没有同类语言可以参照,难免存在一些不合理之处,过于复杂不友好的类型声明规则便是其一。好在 C 语言还有 typedef 机制,类型声明应善用 typedef 来降低复杂度。如果非要写出过于复杂的类型声明,你可能会被项目其他人员群殴致死!

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