[C陷阱和缺陷] 第2章 语法“陷阱”

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()为*(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*和++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==和!=，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;
    }
}