C/C++ 进阶操作

概念基础

指针进阶

右左法则：首先需要牢记 优先级和结合性 的三大原则：

  • 括号 () 优先级最高（无论它在左边还是右边，代表改变优先级）。
  • 后缀运算符（[] 数组下标、() 函数调用）优先级次之，且从左向右结合。
  • 前缀运算符（* 指针、& 引用、const 修饰符）优先级较低，且从右向左结合。
  • 基本数据类型（如 int, char 等）优先级最低。

正题开始：要从一个声明中得出正确的语义，有这样几个步骤：

  • 找到标识符，如变量名、函数名
  • 从标识符开始，向右看，如遇到 [或 ] 就可以看作一个大小为 $N$ 的数组，元素类型是……；遇到(或 ) 可以看作一个函数，接收的参数是……，返回值是……；遇到的是右括号)，说明括号内解析完成，开始向左看~
  • 遇到 type * ，看作一个指针，指向……；遇到 const 或 volatile 在原来基础上，说且……是 只读/易变的
  • 如果遇到左括号 (，说明又遇到了一个封闭的圆括号，调转方向，回到第二步向右看，继续解析。
// eg.1
int *p1[10];   // 这是数组 
int (*p2)[10]; // 这是指针
// p1 标识符起点，向右为数组，向左数组元素为 (type *)类型
// p2 向右为 )，向左遇到 *，p2为指针，( 解析完毕，向右 [10] 为数组，向左说明数组为int类型

// eg.2
int (*func)(int,char);
// func 标识符，右向)，左向 *,func为指针，跳出括号，(int,char) 指针指向一个函数，包含两个参数，左向int返回值

// eg.3
char *(*(*fp)[10])(int);
// fp 右遇括号，左侧即为fp类型为指针，跳出括号，[10]为数组，向左一个指针，说明指针指向一个10大小数组，跳出],右侧为 ), 向左测看，* 代表数组的元素为指针，左侧为 (，向右 ( 代表是一个函数，参数int类型，返回值是char *
// 总结(人话版)：fp 是一个指针，指向10个大小的数组，数组元素为（指向一个int参数，返回值为char* 的函数）的指针

// c++ 的现代替代方案，使用using 或者 typedef 将类型封装隔离
// eg.4
int ( *( *getCallback() )[10])(int);
// c++ 推荐做法
using FuncPtr = int (*)(int);        // 定义函数指针类型
using ArrayOfFuncPtrs = FuncPtr[10]; // 定义包含10个函数指针的数组
using ReturnType = ArrayOfFuncPtrs*; // 定义指向该数组的指针
ReturnType getCallback();

一些组合类型的例子：

（1）常量指针 / 指针常量 / 常量指针常量

// 常量指针：指向常量的指针
int a = 11,b = 23;
const int* p1 = &a;
p = &b;  /* yes */   // *p = b; no
// 指针常量：是一个常量的指针
int const* p = &a;
*p = b;  /* yes */   // p = &b; no
// 常量指针常量：指向常量的常量指针。
const int * const p = &a;

（2）指针数组 / 数组指针 / 指针数组指针

int *p[3];       // p 先和 [ ] 结合 → 本质是数组
int (*p)[3];     // p 先和 * 结合 → 本质是指针
int (*p[3])[4];  // p 先和 [] 结合 -> 本质是数组，接下来右左法则
// 结果：一个数组中3个指针分别指向一个包含4元素的数组，数组的值为int类型(本质是多维数组)

（3）指针函数 / 函数指针

int *fun();   // 本质是函数，无参，返回值为 int*
int (*p)();   // 本质是个指针，指向一个无参，返回值为 int 类型的函数
// 函数指针的应用：回调函数、函数作为参数传递、实现多态。

（4）指针结构体 / 结构体指针

struct Node {
    int data;     // 指针结构体：含有指针的结构体
    Node *next;   // 结构体成员是指针，传统链表，树，图的基本存储
};
Node *p = new Node();   // 本质是指针，一个指针指向结构体