C++霧中風景番外篇:理解C++的複雜聲明與聲明解析

在學習C系列語言的過程之中，理解C/C++的複雜聲明一直是初學者很困擾的問題。筆者初學之時也深受困擾，對不少規則死記硬背。後續在閱讀《C專家編程》以後，嘗試在編譯器的角度來理解C/C++的聲明解析，而且編寫代碼將這部分邏輯串聯起來,以後再看到許多看似複雜的聲明，也可以很好的理解和消化了。

1.複雜的聲明

在編寫C/C++代碼時偶爾能看到以下的複雜聲明：float(*(*e[10])(int*))[5]。我想你的第一反應必定是:MMP。雖然咱們在實際工做之中是不多出現這種極其複雜的聲明邏輯，同時也不提倡使用這樣的聲明。可是學會理解和解析這類複雜的聲明邏輯，能夠更好的理解C/C++之中諸個關鍵詞是如何進行組織，來表達邏輯的，也能更好的理解各個關鍵詞的使用方式。

好比以前筆者寫的一篇文章之中整理了C/C++之中const關鍵詞的用法 《C++霧中風景3：const用法的小結》的之中經過口訣的方式記憶const關鍵字在聲明之中的前後順序來釐清不一樣的邏輯。這種方式不只效率低下，並且並無理解到爲何不一樣的前後順序會對聲明邏輯產生影響。在本篇文章之中，筆者嘗試帶你們忘記這些口訣，從編譯器的角度去理解編譯器是如何處理這些聲明的邏輯，知其然而知其因此然。

2.優先級規則

C/C++的聲明模型是及其晦澀的，筆者簡單統計了涉及聲明模型的關鍵字如const，volatile等大概有十個左右。更爲複雜的是在C/C++之中這些關鍵字的前後順序與括號能夠任意組合而且發生看起來很奇妙的"化學反應"。

萬變而不離其中，總結出規律以後，再複雜的模型也能夠簡化成咱們能夠理解的單元來處理。因此咱們先來看看C/C++聲明的優先級規則。

• 聲明是由標識符，也就是它的名字開始解析的。
• 獲取了聲明以後，接下來安裝以下優先級別來依次處理聲明：
  1. 優先處理括號部分的聲明邏輯。
  2. 優先處理後綴操做符，如[],()
  3. 處理前綴操做符，如*,const
• 後續能夠依次從右往左處理以前的聲明瞭。

掌握了上述的優先級規則以後，咱們回到本文一開始舉的一個小栗子

1.找到聲明e，e將做爲聲明的名字。

2.處理後綴操做符，也就是e表明的是一個容量爲10的數組。

3.回到前綴操做符，該數組存儲的內容爲指針。

4.跳出括號，開始新的一輪的**優先級規則**，處理後綴操做符（），咱們
發現這個指針指向的是一個參數爲int\*的函數。

5.接着再次回到前綴操做符，因此這個函數返回值依然是一個指針。

6.跳出括號，繼續前文的邏輯，咱們發現該指針指向了一個內容爲float，容量爲5的數組。



經過上述栗子咱們不難發現，對於聲明的處理本質上是一個有限自動機的狀態變化過程，因此編譯器一樣也是按照上述的規律來理解並處理程序的複雜聲明的。瞭解了優先級規則，咱們也就不難去實現一個簡單的小程序**cdecl**來處理聲明邏輯了。



####3.簡單的代碼實現

經過上述流程的說明，咱們很容易想到能夠用**棧**來保存聲明標識符左邊的內容，而名字右邊的內容則依照優先級規則依次處理。（優先處理數組與函數）。

* **先分類將要處理聲明的種類，而且聲明token類型來進行處理**

enum type_tag {IDENTIFIER,QUALIFIER,TYPE,POINTER,LPAREN, LBRACKET,RPAREN,RBRACKET};

struct token {
type_tag type;
string content;
};

* **不斷讀取token，而且壓入棧中，直到讀取到聲明標識符**

void read_to_first_identifer() {
gettoken();
while (this_t.type != IDENTIFIER) {
token_stack.push(this_t);
gettoken();
}

cout << this_t.content + " is ";
gettoken();

}

* **按照優先級法則處理邏輯，先右後左，遇到括號彈出以後繼續上述邏輯**

void deal_with_declarator(){
switch (this_t.type) {
case LBRACKET:deal_with_arrays();break;
case LPAREN:deal_with_function_args();
}

deal_with_pointers();

while(!token_stack.empty()) {
    if(token_stack.top().type == LPAREN) {
        token_stack.pop();
        gettoken();
        deal_with_declarator();
    } else {
        cout << token_stack.top().content + " ";
        token_stack.pop();
    }
}

}

* **處理數組類型的函數**

void deal_with_arrays() {
while (this_t.type == LBRACKET) {
cout << "array ";
gettoken();
if(isdigit(this_t.content[0])) {
printf("0....%d of ",atoi(this_t.content.c_str()) - 1);
gettoken();
}

gettoken();
}

}

* **處理函數類型的函數**

void deal_with_function_args() {
while(this_t.type != RPAREN) {
gettoken();
}
gettoken();

cout << "function returning ";

}
```

因此經過上述的代碼串聯起來，咱們就能夠簡單的完成一個解析C/C++聲明的小程序。嘗試這個小程序解析筆者在本文提出的示例：
上述實現代碼的完整版，筆者放在了本身的github之上，須要的能夠自取。《C專家編程》之中也有對應C語言版本，須要的也能夠用做參考。

4.小結

厭倦了複雜聲明？但願有更友好的聲明類型？番外篇固然是爲了引出正篇，接下來筆者將會和你們一塊兒來看看，C++爲了簡化聲明的類型系統，作出了那些努力來更加高效的提高程序員的工做效率。A