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C++ 变量标识符判定之顺时针/螺旋法则

C++ 中一个标识符配合着各种修饰界定符,使得标识符的本意不那么直观一眼就能看出,甚至需要仔细分析,才能知晓其具体含义。

比如:

void (*signal(int, void (*fp)(int)))(int);

其中 signal 是什么?

螺旋法则

对于如何进行变量的辩识,有个非官方的 “顺时针/螺旋法则(Clockwise/Spiral Rule)” 可用来帮助辩识。

该法则的内容,简单来说,为了搞清楚一个未知标识符的含义,我们可以:

  1. 从我们需要判定的标识符开始,顺时针画圈,遇到如下符号时,用对应的语义替换:
  • [x][] => 容量为 x 的数组或数组
  • (type1,type2...) => 接收 type1type2... 的函数,返回值为(待定)
  • * => 指向(类型待定)的指针
  1. 重复上面的步骤直到语句中所有符号都被遍历过。
  2. 始终优先解析括号括起来的部分。

实地演练

一个简单的示例

先从一个简单的开始,判定如下语句中 str 的含义:

                     +-------+
                     | +-+   |
                     | ^ |   |
                char *str[10];
                 ^   ^   |   |
                 |   +---+   |
                 +-----------+

根据螺旋法则,如上面线图标识所示,

  • str 这个需要被判定的对象出发。
  • 螺旋路径上第一次遇到的是 [ 左方括号,由此我们知道,str 是一个尺寸为 10 的数组。
  • 继续旋转,遇到 *,所以 str 是一个尺寸为 10 的数组,数组元素为指针。
  • 继续,遇到 ; 标识语句的结束。
  • 再继续,遇到 char,所以 str 是一个尺寸为 10 的数组,数组元素为指向 char 类型的指针。

进阶

回到文章开头那个语句,来判定其中 signal 的含义。

                      +-----------------------------+
                      |                  +---+      |
                      |  +---+           |+-+|      |
                      |  ^   |           |^ ||      |
                void (*signal(int, void (*fp)(int)))(int);
                 ^    ^      |      ^    ^  ||      |
                 |    +------+      |    +--+|      |
                 |                  +--------+      |
                 +----------------------------------+

由螺旋法则画出如上的线图,进而可分析:

  • 从要判定的 signal 出发首次遇到 ( 左括号,表示 signal 是一个函数,入参为 int 和 ...
  • 此处需要需要进一步运用螺旋法则先确定 fp 的含义,才能进而确认 signal 这个函数的完整入参。所以从 fp 了发进行一次子螺旋。
  • 因为需要优先解析括号括起来的部分,所以转一圈回来首次遇到的是 *,由此 fp 是一个指针。
  • 继续解析 fp,遇到 (,所以 fp 是一个指向函数的指针,这个函数接收一个 int 类型的入参。
  • 继续下去,遇到 void,所以 fp 是一个指向函数的指针,这个函数接收一个 int 类型的入参并且返回值为空。
  • 至此完成了 fp 的解析,可以知道 signal 的类型为:
    • 是一个函数,入参为:
      • 一个 int 类型
      • 一个指向函数的指针,这个函数接收一个 int 类型的入参并且返回值为空
  • 路径跑到 signal 的螺旋中,遇到 *(紧邻 signal 左边),所以 signal
    • 一个函数,入参为:
      • 一个 int 类型
      • 一个指向函数的指针,这个函数接收一个 int 类型的入参并且返回值为空
    • 返回值为指针
  • 再继续,遇到 (,接上面,返回值为指向另一函数的指针,被指向的这个函数接收一个 int 入参。
  • 最后,遇到 voidsignal 返回值指向的这个函数的返回值为空。

最后捋一下 signal 的完整类型为:接收一个 int,一个指向接收一个 int 并且返回值为空的函数的指针,这两个参数的函数,并且返回值为指向一个接收 int 型返回为空的函数...Orz。

成员函数的判定

螺旋施法没有给出在 const 参与的情况下的判定,不过因为 const 默认修饰紧邻其左边的元素,如果右边无元素,则修饰左边的元素。因此只需要将 const 和它修饰的元素作为整体来看,就还是可以使用螺旋法则的。

考察如下语句:

const int*const Method3(const int*const&) const;

当函数后面紧跟一个 const 时,表示该成员函数的作用域内 *this 是常量,即无法在该函数体内对所类的实体进行修改。

下面对上面的语句进行分析:

  • Method3 出发,遇到 (,所以 Method3 是一个函数,接收一个引用作为入参 const int*const& 部分。
  • 该引用的类型是 const int*const,指向整形常量的常量指针。
  • 继续遇到 *const,所以函数的返回值为常量指针。指针指向的类型为 const int 整形常量。
  • 函数末尾的 const 如前所述,标识函数体内不修改实例。