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如何理解c和c ++的複雜類型聲明
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;我這裏僅僅是教你如何去理解這些聲明。注意:爲了保證能夠在同一行上顯示代碼和相關注釋,本文最好在至少1024x768分辨率的顯示器上閱讀。
讓我們從一個非常簡單的例子開始,如下:
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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:
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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:
再來看一個指針的指針的例子:
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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:
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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:
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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:
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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:
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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:
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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:
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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。
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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:
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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:
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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)。
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函數指針
函數指針可能是最容易引起理解上的困惑的聲明。函數指針在DOS時代寫TSR程序時用得最多;在Win32和X-Windows時代,他們被用在需要回調函數的場合。當然,還有其它很多地方需要用到函數指針:虛函數表,STL中的一些模板,Win NT/2K/XP系統服務等。讓我們來看一個函數指針的簡單例子:
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這裏p被聲明爲一個函數指針,這個函數帶一個char類型的參數,並且有一個int類型的返回值。另外,帶有兩個float類型參數、返回值是char類型的指針的指針的函數指針可以聲明如下:
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那麼,帶兩個char類型的const指針參數、無返回值的函數指針又該如何聲明呢?參考如下:
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“右左法則”是一個簡單的法則,但能讓你準確理解所有的聲明。這個法則運用如下:從最內部的括號開始閱讀聲明,向右看,然後向左看。當你碰到一個括號時就調轉閱讀的方向。括號內的所有內容都分析完畢就跳出括號的範圍。這樣繼續,直到整個聲明都被分析完畢。
對上述“右左法則”做一個小小的修正:當你第一次開始閱讀聲明的時候,你必須從變量名開始,而不是從最內部的括號。
下面結合例子來演示一下“右左法則”的使用。
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閱讀步驟:
1. 從變量名開始——fp1
2. 往右看,什麼也沒有,碰到了),因此往左看,碰到一個*——一個指針
3. 跳出括號,碰到了(int)——一個帶一個int參數的函數
4. 向左看,發現一個*——(函數)返回一個指針
5. 跳出括號,向右看,碰到[10]——一個10元素的數組
6. 向左看,發現一個*——指針
7. 向左看,發現int——int類型
總結:fp1被聲明成爲一個函數的指針,該函數返回指向指針數組的指針.
再來看一個例子:
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閱讀步驟:
1. 從變量名開始——arr
2. 往右看,發現是一個數組——一個5元素的數組
3. 向左看,發現一個*——指針
4. 跳出括號,向右看,發現()——不帶參數的函數
5. 向左看,碰到*——(函數)返回一個指針
6. 跳出括號,向右發現()——不帶參數的函數
7. 向左,發現*——(函數)返回一個指針
8. 繼續向左,發現int——int類型
還有更多的例子:
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