浅谈C语言变量声明的解析

C语言本身提供了一种不甚明确的变量声明方式——基于使用的声明，如int *a，本质上是声明了*a的类型为int，所以得到了a的类型为指向int的指针。对于简单类型，这样声明并不会对代码产生多大的阅读障碍，而对于复杂的声明，比如标准库的signal函数签名，void (*signal( int sig, void (*handler) (int))) (int)，这是什么？一眼看不出来吧，这是一个函数，接受两个参数，一个int，一个函数指针，而这个函数指针指向的函数接受一个int并返回void；返回一个函数指针，这个函数指针指向的函数接受一个int并返回void。尽管很多人都吵着说工程中谁写出来这样的代码就炒他鱿鱼，但人家标准库的确是写出了这样的代码的，你怎么办？

解析这样的复杂声明，我之前见过一种方法——右旋转法，方法是这样的：

• 从变量名开始，先右再左地，交替地一个一个向外看旁边的token，在纸上写下：“变量是”
• 若向右遇到左圆括号，在纸上写下：“函数，参数是”，并用同样的方法处理括号中每一个参数——在纸上写下：“返回”
• 若向右遇到方括号，在纸上写下：“数组，长度为{方括号的内容}，元素类型为”
• 若向右遇到右圆括号，什么也不做
• 若向左遇到*，在纸上写下：“指针，指向”
• 若向左遇到任何类型，在纸上写下对应的类型名

我们用这种方法来处理下面的声明

void*(*(*fp1)(int))[10]

• 从fp1开始——fp1是
• 向右，遇到右括号，什么也不做
• 向左，遇到*——指针，指向
• 向右，遇到左圆括号——函数，参数是int，返回
• 向左，遇到*——指针，指向
• 向右，遇到左方括号——数组，长度为10，元素类型为
• 向左，遇到*——指针，指向
• 向右，已经到声明结尾，什么也不做
• 向左，遇到void——void

结果是：fp1是 指针，指向 函数，参数是int，返回指针，指向数组，长度为10，元素类型为 指针，指向 void

这种方法对于人来讲是比较合适的，因为他比较符合人脑的处理方式，但是也有一点缺点，如果函数的形参也写了名字，不是很熟练的小白，就不容易找到正确的起始位置，造成处理的混乱。

对于机器处理，这种从中间到两边的方法就不是很合适了，因为机器并不能直接在一个token序列中直接找到处理的起始位置，他只能从左到右进行扫描，我昨晚灵机一动想到一个算法，今天进行了试验，效果良好，没有对比一些比如cdecl.org那样的开源实现，我这个算法只是一个demo，并不完整支持C声明的处理，地址在这里。

算法从左到右扫描，本质上是递归下降，基本过程是这样的，为了方便说明，递归函数名为parse：

• parse开始
• if遇到类型，保存进变量a，递归parse，输出a
• elif遇到*，递归parse，输出"pointer to"
• elif遇到左圆括号，递归parse，并检查括号匹配
• elif遇到标识符，输出"{标识符} is"
• 控制流继续
• if遇到左方括号，输出"array with length {长度} of"，并检查括号匹配
• elif遇到左圆括号，输出"function accepting"，循环地递归parse，吃掉后面的逗号，直到遇到右圆括号，输出"returning"
• 返回

递归的意义是什么？每一个parse函数的意义都是：“我处理的这段东西的类型是——”，破折号后面的东西右这一层函数退出后上一层函数来补完，所以回去看上面的算法，遇到一个类型的时候，我就明白我下面一层处理的这段东西的类型是int，所以我递归调用parse，并输出int。

再从循环不变式的角度看parse的递归，parse的出口只有一个，那就是遇到的第一个if，不管是什么样的函数声明，最后都是以一个变量结尾的，而这里也是唯一一个把话说全了的分支——其他的分支都是输出类似于“xxx是”，“xxx返回”这样的没说完的话的，所以parse保证上一层的话都没有说完——从不是第一个if的分支退出，由这一层把话补全，这算某种意义上的循环不变式吧。

最后我把上面的声明拆成不同层数来表现一下parse的过程

void
    *              [10]
     (            )
      *      (int)
       (    )
        *
         fp1