C++ 变量判定的螺旋法则

2019 年 10 月 3 日
筆記

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，才能知道该标识符的具体你含义。

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：

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] 或 [] => 容量为 x 的数组或数组
(type1,type2...) => 接收 type1、type2… 的函数，返回值为（待定）
* => 指向（类型待定）的指针

重复上面的步骤直到语句中所有符号都被遍历过。
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，

从 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 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
- 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 void，signal 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：

从 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。