如何理解複雜的C/C++ 聲明

 

原作者姓名 Vikram A Punathambekar
文章原始出處 http://www.codeproject.com/cpp/complex_declarations.asp

 

曾經碰到過讓你迷惑不解、類似於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。我們將從每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準確地理解任何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；這裏僅僅是教你如何去理解這些聲明。

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，好像是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，對於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關鍵字。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（整形恆量）。因爲C++標準規定，const關鍵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。當const與指針一起使用時，容易讓人感到迷惑。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的值將不再允許被改變（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

下面給出的一些關於const的聲明，將幫助你徹底理清const的用法。不過請注意，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“*只適合於變量而不適合於類型”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。（如果不使用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，並且給出瞭解釋：

 

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.

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，允許你不使用關鍵字struct（在C中，創建結構變量時要求使用struct關鍵字，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 */

曾經碰到過讓你迷惑不解、類似於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。我們將從每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準確地理解任何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；這裏僅僅是教你如何去理解這些聲明。

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，好像是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，對於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關鍵字。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（整形恆量）。因爲C++標準規定，const關鍵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。當const與指針一起使用時，容易讓人感到迷惑。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的值將不再允許被改變（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

下面給出的一些關於const的聲明，將幫助你徹底理清const的用法。不過請注意，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“*只適合於變量而不適合於類型”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。（如果不使用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，並且給出瞭解釋：

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.

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，允許你不使用關鍵字struct（在C中，創建結構變量時要求使用struct關鍵字，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 */