C語言的變數宣告規則

發表於 2020-03-01 分類於 C語言

在初學C的時候，你一定會學到如何宣告一個變數，但變數宣告並沒有想像中那麼簡單，變數宣告可以變得更複雜，更不直觀

本文將會帶你了解C語言中的變數宣告規則，讓你可以僅用肉眼就能辨識出某個變數的型別，並善用typedef簡化你的宣告式

一般變數宣告

一般變數宣告，是C語言中最基本的操作，包含宣告最基本型別 ( 如int，array，pointer等 ) 和自訂型別(struct，union)

想必大家都可以簡單的辨識下列程式的意義

1	int variable = 5;

上面程式的意思是產生一個型別為int的變數variable，並設定variable為5

基本的陣列宣告或是指標宣告對於程式新手來說想必也不是問題

1 2	int array[5]; // 含有5個int元素的陣列array int *pointer; // 指向int的指標pointer

函式指標

函式指標是指一個指向函式的指標變數，表現上比較不直觀，但是學久了就會慢慢熟悉這個樣貌

有學過函式指標的人應該可以了解下面的程式

1	int (*func)(void);

這段的意思是宣告一個名為func的函式指標，該指標指向一個沒有參數，回傳int的函式

不過，接下來的程式就不是每個人都會解的了

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

這是C標準函式庫中，用來處理信號的函式的宣告

看起來不是很直觀，它給人一種很像函式指標，卻又不像函式指標的樣子

短時間內很難去解析這個函式的樣貌為何

不過只要善用typedef，就可以使得這個函式變得好看許多

使用typedef

typedef的用途是用來對某個類別進行簡化，或者說給它一個別名，本質上很像變數宣告，但最後產生出來的是一個型別

首先我們先宣告一個型別定義

1	typedef void (*SignalHandler)(int);

這段看起來很像是宣告一個函式指標變數，不過它其實是宣告一個函式指標類型，名為SignalHandler

接著我們對signal這個函式套用SignalHandler，最後會變成

1	SignalHandler signal(int, SignalHandler);

有沒有覺得這樣好看多了呢？

你可能會覺得很神奇，原本一個看起來有點複雜的函式最後卻可以簡化成這麼簡單的樣子

但是簡化之前我們要如何知道它可以這樣被簡化呢？

這種時候你就需要了解宣告的規則，抽出型別，再針對該型別進行typedef，最後進行簡化

宣告的規則

其實所謂的規則比較像是觀察出來的結果

C語言的宣告式子你可以分解成：最終型別 中間過程 ;

舉例來說：

int var;

上面的式子可以拆成int跟var

你最後可以得知var最終會得到一個型別為int的資料

再進一步舉例：

1	int *pointer;

可以被拆成int跟*pointer

這表示*pointer可以得到型別為int的資料

接著再去推導*pointer，你會發現這是一個取值的過程，這表示pointer將會是一個指標

最後得出pointer將會是一個指標只向一個型別為int的資料

注意：如果是 IDE ，pointer的型別會是int*但是你在解析時要把*跟變數放在一塊看

接著是函式指標的解析，我要拆解

1	int (*func)(void);

依照剛剛的規則，拆成int跟(*func)(void)這2塊，由此可以得知經過(*func)(void)會得到int

接著觀察(*func)(void)，你可以發現它其實是呼叫了一個無參數的函式(*func)

在繼續往下，函式(*func)來自*func，*是一個取值運算子，因此func是一個指標

接著將剛剛的所有結果串起來：

int來自一個無參數的函式，函式來自*func

因此func便是一個指向無參數，回傳int的函式的指標

大致上到這裡如果你都能了解，那就已經差不多可以來分析signal函式了

注：typedef 的宣告樣式和變數宣告一模一樣，差別就在 typedef 會產生型別，而一般的宣告會產生變數

分析 signal

我們先看一下signal的長相

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

一樣，先拆成2個部份：void跟(*signal(int, void(*)(int)))(int)，(*signal(int, void(*)(int)))(int)最後回傳void，

接著解析(*signal(int, void(*)(int)))(int)，可以發現他是一個參數為int的函式(*signal(int, void(*)(int)))

再來是(*signal(int, void(*)(int)))，這邊使用了取值運算子*

然後你就會看到我們的函式主體signal(int, void(*)(int))

因此，藉由剛剛的推導，我們可以知道signal回傳了一個指向參數為int，回傳void的函式指標，也就是void (*)(int)

而signal的參數則是int跟void (*)(int)

由於函式指標的樣子實在不太好看，因此使用typedef進行簡化：

1	typedef void (*SignalHandler)(int);

接著將void (*)(int)替換成SignalHandler，最後我們的signal函式就變成了：

1	SignalHandler signal(int, SignalHandler);

這樣看起來就會簡單很多

typedef 的用途

經過了剛剛的解析與改寫，你會發現typedef可以簡化複雜難懂的類別，並且使得該類別的名子更具有意義，可以大大的增加程式碼的可讀性，而且使用typedef，也可以很簡單的替換型別

這麼好用的typedef，還不用嗎？

單一型別的多重宣告

有些人可能看過這樣的語法

1	int var1, var2 = 5;

這將會建立兩個變數var1跟var2

這種宣告方式一樣也可以拆成最終型別跟中間過程

後面的部份通通都是中間過程，用逗號做區隔

因此你可以這樣宣告

int   var, 		    // int的變數
      array[5],			// 有5個int元素的陣列
     *pointer,			// 指向int資料的指標
    (*func_pointer)(void);	// 指向無參數，回傳int的函式指標

觀察上面的程式，不難發現一般變數跟pointer可以同時在裡面

由此可知，pointer是跟著變數走的

因此

int *var1, var2

中var2的型別並不是int*，而是int

Struct 宣告

其實struct跟union的宣告也是變數宣告的一環，舉例來說：

1
2
3

struct my_struct_t {
    int field;
} var1;

上面的式子不僅產生了自訂型別struct my_struct_t，同時也產生了型別為struct my_struct_t的變數var1

結語

看完是不是有一種 “想不到變數宣告可以這樣解析呢！” 的想法呢？

老實說我第一次看到signal函式時也是蠻驚訝的，第一次見到如此神奇的函數宣告，甚至還有人觀察出了一種特殊的解法來解析signal函式，名子我不太記得了，但大致上的原理是從變數名稱開始左右掃射，直到所有的符號都看完為止，就可以解析出這個變數的型別

不過我並沒有運用那種方式，畢竟實做起來感覺還是有點麻煩