C语言K&R圣经笔记 5.12 复杂声明

5.12 复杂声明

C 语言有时会因为声明的语法而受到谴责，特别是涉及函数指针的声明语法。语法试图使声明和使用一致；在简单的情况下它的效果不错，但在更复杂的情况下会让人困惑，因为声明不能从左往右读，而且括号被过度使用了。如下两个声明

int *f();    /* f：返回int指针的函数 */

和

int (*pf)();    /* pf：指向返回int的函数的指针 */

它们之间的差异就说明了这个问题：* 是前缀操作符且优先级比括号低，为了强制得到正确的关联就需要括号。

尽管真正复杂的声明在实际工作中很少出现，但明白如何理解复杂声明，以及在有需要时知道如何创建复杂声明，都是很重要的。用 typdef 在几个小步骤中合成声明是一种不错的方式，将会在 6.7 节讨论。而本节我们给出的替代方式是一对程序，它们分别把合法的 C 语言转换成文字描述，以及把文字描述反向转换成 C 语言。文字描述是从左往右读的。

第一个程序叫 dcl， 更复杂一些。它将 C 语言声明转换成【英文】文字描述，如下：

char **argv:

        argv: pointer to pointer to char （指向char指针的指针）

int (*daytab)[13]

        daytab: pointer to array[13] of int （指向有13个元素的整数数组的指针）

int *daytab[13]

        daytab: arrar[13] of pointer to int （由13个整数指针组成的数组）

void *comp()

        comp: function returning pointer to void （返回 void * 指针的函数）

void (*comp)()

        comp: pointer to function returning void （指向返回 void 的函数的指针）

char (*(*x( )) [ ] ) ()

        x: function returning pointer to array[ ] of pointer to function returning char

char (*(*x[3])())[5]

        x: array[3] of pointer to function returning pointer to array[5] of char

dcl 以声明符的语法说明为基础，这语法在附录A的8.5节有精确的说明；下面是其简单形式：

用语言来描述，即 dcl 是一个 direct-dcl， 前面可能有 * 号。而 direct-dcl 可能是一个名称；或者是用圆括号括起来的 dcl；或是 direct-dcl 后面跟着一对圆括号；或是 direct-dcl 后面跟着一对方括号，其中的大小是可选的。

这个语法可以用来解析声明。例如下面这个声明

(*pfa[])()

pfa 被识别为一个名称，因此是 direct-dcl。然后 pfa[ ] 也是一个 direct-dcl。然后 *pfa[] 被识别为dcl，因此 (*pfa[]) 是 direct-dcl。然后 (*pfa[]) ( ) 是一个 direct-dcl，因此也是 dcl。也可以用如下的解析树来表示这个解析（其中 direct-dcl 简写为 dir-dcl）：

dcl 程序的核心是一对根据这个语法来解析声明的函数，dcl 和 dirdcl。由于语法是递归定义的，当这两个函数识别出声明中的各个部分时，它们互相递归调用；程序被称为递归下降解析器。

/* dcl: 解析声明符 */
void dcl(void)
{
    int ns;

    for (ns = 0; gettoken() == '*';)    /* 计算*号个数 */
        ns++;
    dirdcl();
    while (ns-- > 0)
        strcat(out, " pointer to");
}

/* dirdcl: 解析直接声明符 */
void dirdcl(void)
{
    int type;

    if (tokentype == '(') {    /* ( dcl ) */
        dcl();
        if (toketype != ')')
            printf("error: missing )\n");
    } else if (tokentype == NAME)    /* 变量名称 */
        strcpy(name, token);
    else
        printf("error: expected name or (dcl)\n");

    while ((type=gettoken()) == PARENS || type == BRACKETS)
        if (type == PARENS)
            strcat(out, " function returning");
        else {
            strcat(out, " array");
            strcat(out, token);
            strcat(out, " of")
        }
}

由于这个 dcl 程序的目的是用来做讲解用，而不是要做成稳定可靠的解析器，因此它有着极大的限制。它只能处理简单数据类型如 char 或 int。它不能处理函数的参数类型或修饰符，如 const。散乱多余的空格会让它解析混乱。它也没做太多的错误恢复，因此非法的声明也会使其混乱。这些改进作为本节后面的练习。

下面是全局变量和主例程。

#include 
#include 
#include 

#define MAXTOKEN 100

enum { NAME, PARENS, BRACKETS };

void dcl(void);
void dirdcl(void);

int gettoken(void);
int tokentype;           /* 最后一个token的类型 */
char token[MAXTOKEN];    /* 最后一个token的字符串 */
char name[MAXTOKEN];     /* 标识符名称 */
char datatype[MAXTOKEN]; /* 数据类型为 char, int 等 */
char out[1000];          /* 输出字符串 */

main()    /* 将声明转换为文字 */
{
    while (gettoken() != EOF) {    /* 行中的第一个token是数据类型 */
        strcpy(datatype, token);
        out[0] = '\0';
        dcl();            /* 解析行的剩余部分 */
        if (tokentype != '\n')
            printf("syntax error\n");
        printf("%s: %s %s\n", name, out, datatype);
    }
    return 0;
}

gettoken 函数跳过空白和制表符，然后找到输入中的下一个token；“token”是一个名称，或是一对圆括号，或是一对可能包含数字的中括号，以及任意单个字符。

int gettoken(void)    /* 返回下一个token */
{
    int c, getch(void);
    void ungetch(int);
    char *p = token;

    while ((c = getch()) == ' ' || c == '\t')
        ;
    if (c == '(') {
        if ((c = getch()) == ')') {
            strcpy(token, "()");
            return tokentype = PARAENS;
        } else {
            ungetch(c);
            return tokentype = '(';
        }
    } else if (c == '[') {
        for (*p++ = c; (*p++ = getch()) != ']'; )
            ;
        *p = '\0';
        return tokentype = BRACKETS;
    } else if (isalpha(c)) {
        for (*p++ = c; isalnum(c = getch()); )
            *p++ = c;
        *p = '\0';
        ungetch(c);
        return tokentype = NAME;
    } else
        return tokentype = c;
}

函数 getch 和 ungetch 在第四章中描述过。

反方向的处理会更简单，特别是如果我们不在乎生成了多余括号时。如 “x is a function returning an array of pointer to functions returning char” 这样的文字描述，在输入中表示为

x () * [] * () char

会被程序 undcl 转换为

char (*(*x())[])()

简化的输入语法让我们可以重用 gettoken 函数。 undcl 也使用了 dcl 使用的外部变量。

/* undcl：将文字描述转换为声明 */
main()
{
    int type;
    char temp[MAXTOKEN];

    while (gettoken() != EOF) {
        strcpy(out, token);
        while ((type = gettoken()) != '\n')
            if (type == PARENS || type == BRACKETS)
                strcat(out, token);
            else if (type == '*') {
                sprintf(temp, "(*%s)", out);
                strcpy(out, temp);
            } else if (type == NAME) {
                sprintf(temp, "%s %s", token, out);
                strcpy(out, temp);
            } else
                printf("invalid input at %s\n", token);
        printf("%s\n", out);
    }
    return 0;
}

练习5-18、使 dcl 从输入错误中恢复。

练习5-19、修改 undcl 使其不产生多余的括号。

练习5-20、扩展 dcl ，使其能处理的声明可以包含函数参数类型，包含如 const 之类修饰符等。

（第五章完）