C语法陷阱：从变量与函数的声明到类型转换符

程序设计错误，或者你无法按某个算法写出程序，实际上反应的是程序员与该程序与算法的“心智模式”不匹配，或者说，你的心智模式无法包容与理解下该程序算法所包含的思想（如果你不了解心智模式，可以到这里看看：专题）。

比如下面的一个语句：

1	( *( void(*)())0)();

这是一个什么东西呢？

像这样的表达式恐怕会令大部分C/C++程序员的内心都“不寒而栗”吧。这是一个当计算机启动时，硬件将调用首地址为0位置的子例程。

看不懂也不用担心，这个知识目前处于你学习的“恐慌区”，接下来我们慢慢将它变成你学习的“学习区”，再熟练下，它就会简单成为你学习的“舒适区”了。学习就是这样，不断把“恐慌区”的知识转化成“学习区”，再转化成“舒适区”，你转化得越多，你就越是别人眼里的“大牛”。

从最简单开始，慢慢理解与深入。

最简单的声明

任何C变量的都由两部分组成：类型以及一组类似表达式的声明符（declarator）。声明符从表面上看与表达式有些类似，对它求值应该返回一个声明中给定类型的结果。最简单的声明符就是单个变量，如：

1	float f , g ;

这个声明的含义是：当对其求值时，表达式f和g的类型为浮点数类型（float）。这个很简单，大家都懂。

因为声明符与表达式的相似，所以我们也可以在声明符中任意使用括号：

1	float ((f));

这个声明的含义是：当对其求值时，((f))的类型为浮点类型，由此可以推知，f也是浮点类型。一个简单的程序例子：

1	#include "stdio.h"

2

3	int main()

4

{

5	float ((f)) = 0.5;

6	printf("%.2f", f);

7

}

同样的逻辑也适用于函数和指针类型的声明，例如：

1	float ff();

这个声明的含义是：表达式ff()求值结果是一个浮点数，也就是说，ff是一个返回值为浮点类型的函数。类似地，

1	float *pf;

这个声明的含义是*pf是一个浮点数，也就是说，pf是一个指向浮点数的指针。

以上这些形式在声明中还可以组合起来，就像在表达式中进行组合一样。因此，

1	float *g(), (*h)();

表示*g()与(*h)()是浮点表达式。因为()结合优先级高于*，*g()也就是*(g())：g是一个函数，该函数的返回值类型为指向浮点数的指针。同理，可以得出h是一个函数指针，h所指向函数的返回值为浮点类型。

从声明到类型转换符

一旦我们知道了如何声明一个给定类型的变量，那么该类型的类型转换符就很容易得到了：只需要把声明中的变量名和声明末尾的分号去掉，再将剩余的部分用一个括号整个“封装”起来即可。例如，因为下面的声明：

1	float (*h)();

表示h是一个指向返回值为浮点类型的函数的指针，因此，

1	(float (*)())

表示一个“指向返回值为浮点类型的函数的指针”的。

拥有了这些预备知识，我们在下一篇就可以分两步来分析表达式 (*(void(*)())0)() 。

第一步，假定变量fp是一个函数指针，那么如何调用fp所指向的函数呢？调用方法如下：

1

(*fp)();

因为fp是一个，那么*fp就是该指针所指向的函数，所以(*fp)()就是调用该函数的方式。ANSI C标准允许程序员将上式简写为fp()，但是一定要记住这种写法只是一种简写形式。

我们平常使用的函数大部分都是简写，请注意到这一点。

在表达式(*fp)()中，*fp两侧的括号非常重要，因为函数运算符()的优先级高于单目运算符*。如果*fp两侧没有括号，那么*fp()实际上与*(fp())的含义完全一致，ANSI C把它作为*((*fp)())的简写形式。

现在，剩下的问题就只是找到一个恰当的表达式来替换fp。我们将在分析的第二步来解决这个问题。如果C编译器能够理解我们大脑中对于类型的认识，那么我们可以这样写：

1

(*0)();

上式并不能生效，因为运算符*必须要一个指针来做操作数。而且，这个指针还应该是一个函数指针，这样经运算符*作用后的结果才能作为函数被调用。因此，在上式中必须对0作类型转换，转换后的类型可以大致描述为：“指向返回值为void类型的函数的指针”。

如果fp是一个指向返回值为void类型的函数的指针，那么(*fp)()的值为void，fp的声明如下：

1	void (*fp)();

因此，我们可以用下式来完成调用存储位置为0的子例程（此处作者假设fp默认初始化为0）：

1	void (*fp)();

2

(*fp)();

这种写法的代价是多声明了一个“哑”变量。

但是，我们一旦知道如何声明一个变量，也就自然知道如何对一个常数进行，将其转型为该变量的类型：只需要在变量声明中将变量名去掉即可。因此，将常数0转型为“指向返回值为void的函数的指针”类型，可以这样写：

1	(void (*)())0

因此，我们可以用(void (*)())0来替换fp，从而得到：

1	(*(void (*)())0)();

末尾的分号使得表达式成为一个语句。

在我当初解决这个问题的时候，C语言中还没有typedef声明。尽管不用typedef来解决这个问题对剖析本例的细节而言是一个很好的方式，但无疑使用typedef能够使表述更加清晰：

1	typedef void (*funcptr)();

2

3	(*(funcptr)0)();

这个棘手的例子并不是孤立的，还有一些C程序员经常遇到的问题，实际上和这个例子是同一个类型的。例如，考虑signal库函数，在包括该函数的C编译器实现中，signal函数接受两个参数：一个是代表需要“被捕获”的特定signal的整数值；另一个是指向用户提供的函数的指针，该函数用于处理“捕获到”的特定signal，返回值类型为void。

一般情况下，程序员并不主动声明signal函数，而是直接使用系统头文件signal.h中的声明。那么，在头文件signal.h中，signal函数是如何声明的呢？

首先，让我们从用户定义的信号处理函数开始考虑，这无疑是最容易解决的。该函数可以定义如下：

1	void sigfunc(int n){

2	/* 特定信号处理部分*/

3

}

函数sigfunc的参数是一个代表特定信号的整数值，此处我们暂时忽略它。

上面假设的函数体定义了sigfunc函数，因而sigfunc函数的声明可以如下：

1	void sigfunc(int );

现在假定我们希望声明一个指向sigfunc函数的指针变量，不妨命名为sfp。因为sfp指向sigfunc函数，则*sfp就代表了sigfunc函数，因此*sfp可以被调用。又假定sig是一个整数，则(*sfp)(sig)的值为void类型，因此我们可以如下声明sfp：

1	void (*sfp)(int);

因为signal函数的返回值类型与sfp的返回类型一样，上式也就声明了signal函数，我们可以如下声明signal函数：

1	void (*signal(something))(int);

此处的something代表了signal函数的参数类型，我们还需要进一步了解如何声明它们。上面声明可以这样理解：传递适当的参数以调用signal函数，对signal函数返回值（为函数指针类型）解除引用（dereference），然后传递一个整型参数调用解除引用后所得函数，最后返回值为void类型。因此，signal函数的返回值是一个指向返回值为void类型的函数的指针。

那么，signal函数的参数又是如何呢？signal函数接受两个参数：一个整型的信号编号，以及一个指向用户定义的信号处理函数的指针。我们此前已经定义了指向用户定义的信号处理函数的指针sfp：

1	void (*sfp)(int);

sfp 的类型可以通过将上面的声明中的sfp去掉而得到，即void (*)(int)。此外，signal函数的返回值是一个指向调用前的用户定义信号处理函数的指针，这个指针的类型与sfp指针类型一致。因此，我们可以如下声明signal函数：

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

同样地，使用typedef可以简化上面的函数声明：

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print?

1	typedef void (*HANDLER)(int);

2	HANDLER signal(int, HANDLER);

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