首页 > 代码库 > 转 如何理解c和c++的复杂类型声明
转 如何理解c和c++的复杂类型声明
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。
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：
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！）。
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”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.
吃过晚饭，听完歌，稍作休息，下面开始总结《如何理解c和c++的复杂类型声明》，以实现我在《关于指针的学习》中的承诺。
首先，让我们看看指针与const结合的声明：
const int *p; //p是指向常整形的指针
int const *p; //错误
int * const p; //p是指向整形的常指针
const int * const p; //p是指向常整形的常指针
怎么样？希望大家不会搞混吧，下面我会告诉大家如何去理解，但是写到这里，我突然想起const的一些东西，这里先插个小插曲，-_-
相信大家在学习C++时也见到过用const修饰函数的，如：
const int Fun();
int Fun() const;
最后那个表示Fun函数是常成员函数（c＋＋类中），既Fun函数不能修改类中的成员变量和成员函数，这个在大家学习 MFC中会经常看到的，举个例子：如HWND GetDlgItem(ID) const;这里就不详细说下去了，大家知道这么个事就行了。
回到主题，要想很清楚的理解声明，
一、我们先从编译器中的声明器（declarator）说起，什么是声明器？简单来说，声明器就是标识符和与它组合一起的任何指针、函数括号、数组下标等（定义请参考《c专家编程》），合法的声明存在以下的限制：
1、函数的返回值不能是个函数或数组，所以 fun()()和fun()[]是非法的
2、数组里不能有函数，所以fun[]()是非法的
二、优先级规则
A、声明从它的名字开始读取，然后安装优先级从高到低读取
B、优先级高低顺序：
B1、声明中被括号括起来部分
B2、后缀操作符：（）表示函数 []表示数组
B3、前缀操作符：*表示指向...的指针
C、如果const和（或）volatile后面紧跟类型（如int等），则const和（或）volatile修饰类型，否则const和（或）volatile修饰紧跟在他们左边的*指针。
根据上面的优先级规则，我们来进行下面的练习：
char * const * (*p)();
1、根据A规则，从p入手，得到p是...；
2、根据B1规则，（*p），得到p是指针，指向...；
3、根据B2规则，（）函数下标优先于*，所以（*p）（），得到p是指针，指向一个函数，该函数返回...
4、根据C规则知道const是修饰它左边的*不是右边，所以右边的*应该是函数的返回值，故得到p是指针，指向一个函数，该函数返回另外一个指针，该指针指向...
5、根据C规则知道指针指向一个类型为char的常指针。
6、综上述，得到p是指针，指向一个函数，该函数返回另外一个指针，而该指针指向一个类型为char的常指针。
大功告成！！！！！
以下给出些练习，巩固下，答案以后给：
1、char * (*array[10]) (int **p)
2、void (*signal(int sig, void(*fun)(int)))(int)
呵呵，相信大家对上面那些声明也非常厌恶，那么我们来找解决办法吧，那就是使用typedef，比如对上面的练习中void (*signal(int sig, void(*fun)(int)))(int)，用typedef来使用就是：typedef void (*ptr_to_fun)(int)
ptr_to_fun signal(int, ptr_to_fun)
这样估计就清楚了吧！
说到这，有些朋友会说：能不能用#define来解决呢？？很好，是可以的啦，但是不好，为什么？很多朋友可能都知道了，因为#define只是简单的符号替换，不进行类型检查，另外一些如#define max ((x)>(y)?(x):(y))这些会带来种种不好，这里就不多说了，反正我除了为常量使用#define外，我都不用#define。
好了，大家看完后，可以休息，也可以看下上面练习的答案，检查下，有疑问的请跟帖提出：
1、array是个数组，该数组的元素是指针，该指针指向一个函数，这个函数的参数是指向指针的指针p，函数返回另外一个指针，而这个指针又指向char类型。
2、fun是个函数指针，函数的参数是 int，返回值是void，signal是个函数，其中一个参数是int，另外一个参数是fun，返回另一个指向函数的指针，该函数参数为int，返回 void（其实就是fun）
转 如何理解c和c++的复杂类型声明