教你理解复杂的C/C++声明

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使用*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指针的指针；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！！！]

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

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.

 

 

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