第2章 语法陷阱

2.1 理解函数声明

当计算机启动时,硬件将调用首地址为0位置的子例程,为了模拟开机时的情形,必须设计出一个 C 语言,以显示调用该子例程,经过一段时间的思考,得出语句如下:

( *(void(*) () )0 ) ();

像这样的表达式看起来很难理解,但只要将其一层一层地剥离,还是能够理解的。下面我将用几个例子来帮助大家逐渐理解这个表达式。

void *a();
void (*b) ();

因为()的优先级高于*,所以*a()*(a()),a 是一个函数,该函数的返回类型为void*。而 b 是一个函数指针,指向返回类型为 void 的函数。

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:只需要把声明中的变量名和末尾分号去掉,再将剩余的部分用一个括号封装起来即可。例如,下面的声明:

void    (*b) ();

表示 b 为一个指向返回类型为 void 的函数的指针,因此

( void (*)() )

表示一个“指向返回类型为 void 的函数的指针”的类型转换符。

拥有了这些预备知识,我们可以分两步来分析表达式( *(void(*) () )0 ) ()。第一步,假定 fp 为一个函数指针,那么该如何调用 fp 指向的函数呢?调用方法如下: [ 声明为void (*fp) ();]

(*fp) ();

因为 fp 是一个函数指针,那么*fp就是所指向的函数,所以(*fp) ()就是调用该函数的方法。ANIC 标准允许将上式简写为fp();但是一定要记住这种写法只是一种简写形式。

第二步,如果 C 编译器能够理解我们大脑中对类型的认识,那么我们可以这样写: (*0) ();但是上式并不能奏效,因为*必须要一个指针来作为操作符,而且必须是函数指针,而0不是指针。所以在上式中必须对0进行类型转换,转换后的类型可以大致描述为“指向返回类型为 void 的函数的指针”。因此将常数0转换为 “指向返回类型为 void 的函数的指针”,可以这样写:

( void (*)() )0

若 fp 为函数指针,要调用 fp 指向函数,则调用语句为(*fp)();所以要想调用首地址为0位置的函数,将 ( void (*)() )0替换fp即可:

( *( void (*)() )0 ) ();

也可以使用 typedef 来使表述更加清晰:

typedef void (*funcptr) () // 声明funcptr为 函数指针void (*) () 的别名
( *(funcptr)0 ) ();

2.2 运算符的优先级问题

假设要判定 char 类型的变量 value 的最高位是否为 1,可以这样写:

if( value & 0x80 )...

如果要求对表达式的值是否为0能够显式地加以说明,可以这样写:

if( value & 0x80 != 0 )...

这个语句虽然更加好理解了,但却是个异常的语句。因为!=的优先级高于&,所以这个语句实际被编译器解释为:if( value & (0x80 != 0) )...

还有下面这个例子,本意是想让 hi 先左移 4 位,再加上 low 后赋给 r:

r  =  hi<<4  +  low;

但这样写是错误的,由于 + 的优先级高于 << ,所以实际会被解释为:

r  =  hi<<(4  +  low);

对于上面的这些情况,最简单的解决办法是加括号。但是如果表达式中有了太多的括号,反而不容易理解,因此最好记住运算符的优先级。

遗憾的是,C 语言运算符的优先级有 15 个之多,记住它们并不容易。完整的 C 语言操作符的优先级表如表 2-1 所示:

如果把这些运算符恰当分组,并且理解了各组运算符之间的相对优先级,那么这张表也不难记住。

  • 优先级最高者(前述操作符)并不是真正意义上的运算符,包括:函数调用操作符()、数组下标[]、结构成员选择操作符.以及->,它们都是自左向右结合,所以a.b.c,实际上是(a.b).c
  • 单目运算符的优先级仅次于前述操作符,在*++的优先级相同的情况下,考虑到单目运算符是自右向左结合,所以*p++实际会被解释为*(p++)
  • 优先级比单目运算符要低的,接下来就是双目运算符了。在双目运算符中,算术运算符的优先级最高,移位操作符次之,其次是关系运算符,紧接着是逻辑运算符,最低是条件运算符(本质是三目运算符)。

另外要注意的是,同一优先级栏的几个运算符优先级相同,比如乘法、除法和求余的优先级相同,加法和减法的优先级相同,两个移位运算符的优先级也相同。注意1/2*a的含义是(1/2)*a,而不是1/(2*a)

但是 6 个关系运算符的优先级不同,<<=>>=的优先级要高于==!=,所以a<b == c<d会被编译器解释为(a<b) == (c<d)

任意两个逻辑运算符的优先级不同。所有的按位运算符优先级要比顺序运算符的优先级高。

2.3 switch语句

看下面这个例子:

switch(color)
{
case 1: printf("red");
case 2: printf("yellow");
case 3: printf("blue");
}

又进一步假定变量 color 的值为2。最后,程序会打印出yellowblue

因为在执行完第 2 个 print 函数后,在没有 break 的情况下,即使 color 不等于 3,程序也会继续往下执行下去。

switch 语句的这个特性,即是它的优势所在,也是它的一大缺点。一大缺点在于,程序员很容易遗漏各个 case 部分的 break 语句,造成一些难以理解的程序行为。而优势在于,如果程序员有意遗漏一个 break 语句,就能表达出一些采用其它方式很难实现的程序控制结构。

比如下面这个例子,它的作用是一个编译器在查找字符时,跳过程序中的空白字符。这里,空格、制表符和换行符的处理都是相同的,除了遇到换行符时程序的代码行计数器递增一次:

case    '\n':
lineCount++;
/****注意此处没有break******/
case '\t':
case ' ':
......

2.4 悬挂else引发的问题

考虑下面的程序片段:

if( x == 0 )
if( y == 0 ) error();
else
{
z = x + y;
}

这段代码的本意应该是:当x==0的情况下,y==0,则执行error()函数,否则在x!=0的情况下,执行 z=x+y。然而实际上与编程者的意图相去甚远。原因在于 C 语言中规定,else 始终与同一对括号内最近的未匹配的 if 相结合。

如果按照上面程序实际的执行逻辑来调整缩进,应该是下面这样:

if( x == 0 )
{
if( y == 0 )
error();
else
{
z = x + y;
}
}

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