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[转载]教你理解复杂的C/C++声明

[转载]教你理解复杂的C/C++声明

注:一篇很好的文章,仔细阅读受益非浅

陆其明 译

原文:
http://www.codeproject.com/cpp/complex_declarations.asp
作者:Vikram A Punathambekar


介绍

曾经碰到过让你迷惑不解、类似于int * (* (*fp1) (int) ) [10];这样的变量声明吗?本文将由易到难,一步一步教会你如何理解这种复杂的C/C++声明:我们将从每天都能碰到的较简单的声明入手,然后逐步加入const修饰符和typedef,还有函数指针,最后介绍一个能够让你准确地理解任何C/C++声明的“右左法则”。需要强调一下的是,复杂的C/C++声明并不是好的编程风格;我这里仅仅是教你如何去理解这些声明。注意:为了保证能够在同一行上显示代码和相关注释,本文最好在至少1024x768分辨率的显示器上阅读。



基础

让我们从一个非常简单的例子开始,如下:

int n;

这个应该被理解为“declare n as an int”(n是一个int型的变量)。

接下去来看一下指针变量,如下:

int *p;

这个应该被理解为“declare p as an int *”(p是一个int *型的变量),或者说p是一个指向一个int型变量的指针。我想在这里展开讨论一下:我觉得在声明一个指针(或引用)类型的变量时,最好将*(或&)写在紧靠变量之前,而不是紧跟基本类型之后。这样可以避免一些理解上的误区,比如:

int*  p,q;

第一眼看去,好像是p和q都是int*类型的,但事实上,只有p是一个指针,而q是一个最简单的int型变量。

我们还是继续我们前面的话题,再来看一个指针的指针的例子:

char **argv;

理论上,对于指针的级数没有限制,你可以定义一个浮点类型变量的指针的指针的指针的指针...

再来看如下的声明:

int RollNum[30][4];
int (*p)[4]=RollNum;
int *q[5];

这里,p被声明为一个指向一个4元素(int类型)数组的指针,而q被声明为一个包含5个元素(int类型的指针)的数组。

另外,我们还可以在同一个声明中混合实用*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是一个int类型的指针的指针;p2是一个int类型的指针的引用;p3是一个int类型引用的指针(不合法!);p4是一个int类型引用的引用(不合法!)。



const修饰符

当你想阻止一个变量被改变,可能会用到const关键字。在你给一个变量加上const修饰符的同时,通常需要对它进行初始化,因为以后的任何时候你将没有机会再去改变它。例如:

const int n=5;
int const m=10;

上述两个变量n和m其实是同一种类型的--都是const int(整形恒量)。因为C++标准规定,const关键字放在类型或变量名之前等价的。我个人更喜欢第一种声明方式,因为它更突出了const修饰符的作用。

当const与指针一起使用时,容易让人感到迷惑。例如,我们来看一下下面的p和q的声明:

const int *p;
int const *q;

他们当中哪一个代表const int类型的指针(const直接修饰int),哪一个代表int类型的const指针(const直接修饰指针)?实际上,p和q都被声明为const int类型的指针。而int类型的const指针应该这样声明:

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

这里,p和q都是指向const int类型的指针,也就是说,你在以后的程序里不能改变*p的值。而r是一个const指针,它在声明的时候被初始化指向变量n(即r=&n;)之后,r的值将不再允许被改变(但*r的值可以改变)。

组合上述两种const修饰的情况,我们来声明一个指向const int类型的const指针,如下:

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

下面给出的一些关于const的声明,将帮助你彻底理清const的用法。不过请注意,下面的一些声明是不能被编译通过的,因为他们需要在声明的同时进行初始化。为了简洁起见,我忽略了初始化部分;因为加入初始化代码的话,下面每个声明都将增加两行代码。

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类型的指针的指针;p2是指向const char类型的指针的指针;p3是指向char类型的const指针;p4是指向const char类型的const指针;p5是指向char类型的指针的const指针;p6是指向const char类型的指针的const指针;p7是指向char类型const指针的const指针;p8是指向const char类型的const指针的const指针。



typedef的妙用

typedef给你一种方式来克服“*只适合于变量而不适合于类型”的弊端。你可以如下使用typedef:

typedef char * PCHAR;
PCHAR p,q;

这里的p和q都被声明为指针。(如果不使用typedef,q将被声明为一个char变量,这跟我们的第一眼感觉不太一致!)下面有一些使用typedef的声明,并且给出了解释:

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.

typedef经常用在一个结构声明之前,如下。这样,当创建结构变量的时候,允许你不使用关键字struct(在C中,创建结构变量时要求使用struct关键字,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 */



函数指针

函数指针可能是最容易引起理解上的困惑的声明。函数指针在DOS时代写TSR程序时用得最多;在Win32和X-Windows时代,他们被用在需要回调函数的场合。当然,还有其它很多地方需要用到函数指针:虚函数表,STL中的一些模板,Win NT/2K/XP系统服务等。让我们来看一个函数指针的简单例子:

int (*p)(char);

这里p被声明为一个函数指针,这个函数带一个char类型的参数,并且有一个int类型的返回值。另外,带有两个float类型参数、返回值是char类型的指针的指针的函数指针可以声明如下:

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

那么,带两个char类型的const指针参数、无返回值的函数指针又该如何声明呢?参考如下:

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



“右左法则”[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.

这是一个简单的法则,但能让你准确理解所有的声明。这个法则运用如下:从最内部的括号开始阅读声明,向右看,然后向左看。当你碰到一个括号时就调转阅读的方向。括号内的所有内容都分析完毕就跳出括号的范围。这样继续,直到整个声明都被分析完毕。

对上述“右左法则”做一个小小的修正:当你第一次开始阅读声明的时候,你必须从变量名开始,而不是从最内部的括号。

下面结合例子来演示一下“右左法则”的使用。

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

阅读步骤:
1. 从变量名开始 -------------------------------------------- fp1
2. 往右看,什么也没有,碰到了),因此往左看,碰到一个* ------ 一个指针
3. 跳出括号,碰到了(int) ----------------------------------- 一个带一个int参数的函数
4. 向左看,发现一个* --------------------------------------- (函数)返回一个指针
5. 跳出括号,向右看,碰到[10] ------------------------------ 一个10元素的数组
6. 向左看,发现一个* --------------------------------------- 指针
7. 向左看,发现int ----------------------------------------- int类型


总结:fp1被声明成为一个函数的指针,该函数返回指向指针数组的指针.


再来看一个例子:

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

阅读步骤:
1. 从变量名开始 -------------------------------------------- arr
2. 往右看,发现是一个数组 ---------------------------------- 一个5元素的数组
3. 向左看,发现一个* --------------------------------------- 指针
4. 跳出括号,向右看,发现() -------------------------------- 不带参数的函数
5. 向左看,碰到* ------------------------------------------- (函数)返回一个指针
6. 跳出括号,向右发现() ------------------------------------ 不带参数的函数
7. 向左,发现* --------------------------------------------- (函数)返回一个指针
8. 继续向左,发现int --------------------------------------- int类型

总结:??


还有更多的例子:

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.
我用青春赌明天

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不知道,我们以后编程的时候,是否会真的碰上这么复杂的东西吗?应该不会吧!!
你是话儿我是花,我是神父你是神

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东西本身不复杂。主要是const用法很容易弄错,还有就是typedef弄不好会被#define误导。
这里是50个字节

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楼主能帮忙总结下typedeft 和#define 区别吗??我是新手,好像有点弄糊涂了~~~~~~~~谢谢!
寻找失落的猪

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[s:53]
#include <stdio.h>
main()
{
  char a;
  printf("Please input a capital letter:");
  scanf("%c",&a);
  if (a>=97&&a<=122)
   {
    a=a-32;
    printf("The letter you input is a small letter,it&#39;s capital letter is:%c",a);
   }
  else
   if (a>=65&&a<=90)
   {
    printf("The letter you input is a capital letter:%c",a);
   }
    else
    printf("The letter you input is not a letter.");
}

这个是我在做作业过程中写的程序,在第六行的scanf("%c",&a),我如果用scanf("%c\n",&a)就在输入字母后不论按多少次回车都无法继续下面的程序,请问这是什么原因?谢谢~~~~~~~~~~~

编译环境是Turbo C/C++ For Windows。
寻找失落的猪

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#include <stdio.h>
main ()
{
  int a,b;
  char op;
  printf("Please input expression formula of arithmetic:");
  scanf("%d%c%d",&a,&op,&b);
  if (op=&#39;+&#39;)
  {
   printf("The result is:%d%c%d=%d",a,op,b,a+b);}
  else if (op=&#39;-&#39;)
  {
   printf("The result is:%d%c%d=%d",a,op,b,a-b);}
  else if (op=&#39;*&#39;)
  {
   printf("The result is:%d%c%d=%d",a,op,b,a*b);}
  else if(op=&#39;/&#39;)
  {
   if (b=0)
   printf("The divisor is 0,invalid.");
   else
   printf("The result is:%d%c%d=%d",a,op,b,a/b);
  }
  else printf("The expression is invalid.");
}

为什么这个程序在输入6+2后得出6+2=8,但输入6*2后得出6*2=8,而且输入6/2后还是得出6/2=8呢?麻烦指出错误的地方,谢谢了~~~~~~~~~~~~~~
寻找失落的猪

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引用:
下面是引用pigyming于10-04-2005 22:22发表的:
..但输入6*2后得出6*2=8...
仔细看 这是你的程序调出来的

输入6*2后得出6+2=8
想知道为什么么?
引用:
if (op=&#39;+&#39;)
应该是
引用:
if (op==&#39;+&#39;)
同样 你后面不知道还错了多少次 以下是按照C99修改好了的程序 你自己看
复制内容到剪贴板
代码:
#include <stdio.h>
int main (void)
{
int a,b;
char op;
printf("Please input expression formula of arithmetic:");
scanf("%d%c%d",&a,&op,&b);
if (op==&#39;+&#39;)
{
  printf("The result is:%d%c%d=%d",a,op,b,a+b);}
else if (op==&#39;-&#39;)
{
  printf("The result is:%d%c%d=%d",a,op,b,a-b);}
else if (op==&#39;*&#39;)
{
  printf("The result is:%d%c%d=%d",a,op,b,a*b);}
else if(op==&#39;/&#39;)
{
  if (b=0)
  printf("The divisor is 0,invalid.");
  else
  printf("The result is:%d%c%d=%d",a,op,b,a/b);
}
else printf("The expression is invalid.");
return 0;
}
qq310926是我唯一用号,除此之外有其他号码号自称邪八冰血封情,则非本人。

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引用:
下面是引用pigyming于10-04-2005 21:22发表的:
[s:53]
#include <stdio.h>
main()
{
  char a;
.......
没见过你这么写的
qq310926是我唯一用号,除此之外有其他号码号自称邪八冰血封情,则非本人。

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[s:52] [s:52]  [s:52]  [s:52]
呵呵,我刚接触C语言~~~~是不是写的太啰嗦了,我现在一直在寻求更简便的方法~~~谢谢您的指导~~~
还有想问个问题:我现在用的是Turbo C/C++ For Windows 实验集成环境的程序,这样的程序对我学习C语言有没有影响,还是我要用回TC2或TC3来学习C语言?

PS:我下次还可以在这里问这些问题吗??如果不行,可否给个其他可以问这些问题的地方?谢谢~~~~
寻找失落的猪

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我真的长见识了,第一次见到这种声明

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getch()的作用是从控制台读取一个字符,但不显示在屏幕上

可用来暂停屏幕,查看结果

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题目:
已知strcpy函数的原型是:
char * strcpy(char * strDest,const char * strSrc);
1.不调用库函数,实现strcpy函数。
2.解释为什么要返回char *。

解说:
1.strcpy的实现代码
char * strcpy(char * strDest,const char * strSrc)
{
if ((strDest==NULL)||(strSrc==NULL)) //[1]
throw "Invalid argument(s)"; //[2]
char * strDestCopy=strDest; //[3]
while ((*strDest++=*strSrc++)!=&#39;\0&#39;); //[4]
return strDestCopy;
}
错误的做法:
[1]
(A)不检查指针的有效性,说明答题者不注重代码的健壮性。
(B)检查指针的有效性时使用((!strDest)||(!strSrc))或(!(strDest&&strSrc)),说明答题者对C语言中类型的隐式转换没有深刻认识。在本例中char *转换为bool即是类型隐式转换,这种功能虽然灵活,但更多的是导致出错概率增大和维护成本升高。所以C++专门增加了bool、true、false三个关键字以提供更安全的条件表达式。
(C)检查指针的有效性时使用((strDest==0)||(strSrc==0)),说明答题者不知道使用常量的好处。直接使用字面常量(如本例中的0)会减少程序的可维护性。0虽然简单,但程序中可能出现很多处对指针的检查,万一出现笔误,编译器不能发现,生成的程序内含逻辑错误,很难排除。而使用NULL代替0,如果出现拼写错误,编译器就会检查出来。
[2]
(A)return new string("Invalid argument(s)");,说明答题者根本不知道返回值的用途,并且他对内存泄漏也没有警惕心。从函数中返回函数体内分配的内存是十分危险的做法,他把释放内存的义务抛给不知情的调用者,绝大多数情况下,调用者不会释放内存,这导致内存泄漏。
(B)return 0;,说明答题者没有掌握异常机制。调用者有可能忘记检查返回值,调用者还可能无法检查返回值(见后面的链式表达式)。妄想让返回值肩负返回正确值和异常值的双重功能,其结果往往是两种功能都失效。应该以抛出异常来代替返回值,这样可以减轻调用者的负担、使错误不会被忽略、增强程序的可维护性。
[3]
(A)忘记保存原始的strDest值,说明答题者逻辑思维不严密。
[4]
(A)循环写成while (*strDest++=*strSrc++);,同[1](B)。
(B)循环写成while (*strSrc!=&#39;\0&#39;) *strDest++=*strSrc++;,说明答题者对边界条件的检查不力。循环体结束后,strDest字符串的末尾没有正确地加上&#39;\0&#39;。

2.返回strDest的原始值使函数能够支持链式表达式,增加了函数的“附加值”。同样功能的函数,如果能合理地提高的可用性,自然就更加理想。
链式表达式的形式如:
int iLength=strlen(strcpy(strA,strB));
又如:
char * strA=strcpy(new char[10],strB);
返回strSrc的原始值是错误的。其一,源字符串肯定是已知的,返回它没有意义。其二,不能支持形如第二例的表达式。其三,为了保护源字符串,形参用const限定strSrc所指的内容,把const char *作为char *返回,类型不符,编译报错。

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