Dlaczego składnia C dla tablic, wskaźników i funkcji została zaprojektowana w ten sposób?

Po obejrzeniu (i zadaniu!) Tylu pytań podobnych do

Co int (*f)(int (*a)[5])znaczy w C?

a nawet widząc, że stworzyli program, który ma pomóc ludziom zrozumieć składnię C, nie mogę przestać się zastanawiać:

Dlaczego składnia C została zaprojektowana w ten sposób?

Na przykład, gdybym projektował wskaźniki, tłumaczyłbym „wskaźnik na 10-elementową tablicę wskaźników” na

int*[10]* p;

i nie

int* (*p)[10];

co wydaje mi się, że większość ludzi się zgodzi, jest o wiele mniej proste.

Zastanawiam się więc, dlaczego ta nieintuicyjna składnia? Czy był jakiś konkretny problem, który rozwiązuje składnia (być może dwuznaczność?), Którego nie jestem świadomy?

Rozumiem jego historię, ponieważ opiera się ona na dwóch głównych punktach ...

Po pierwsze, autorzy języków woleli, aby składnia była skoncentrowana na zmiennych niż na typach. Oznacza to, że chcieli, aby programista spojrzał na deklarację i pomyślał: „jeśli napiszę wyrażenie *func(arg), to spowoduje, że int; jeśli napiszę *arg[N], będę mieć liczbę zmiennoprzecinkową” zamiast „ funcmusi ” być wskaźnikiem funkcji biorącej to i zwracanie tego ”.

Wejście C Wikipedia twierdzi, że:

Ideą Ritchiego było deklarowanie identyfikatorów w kontekstach przypominających ich użycie: „deklaracja odzwierciedla użycie”.

... powołując się na p122 K & R2, które, niestety, nie muszę ręcznie szukać rozszerzonej oferty dla ciebie.

Po drugie, naprawdę bardzo trudno jest znaleźć składnię deklaracji, która jest spójna, gdy mamy do czynienia z dowolnymi poziomami pośrednimi. Twój przykład może zadziałać dobrze w wyrażaniu typu, który wymyśliłeś tam od razu, ale czy skaluje się do funkcji przyjmującej wskaźnik do tablicy tych typów i zwracającej jakiś inny ohydny bałagan? (Może tak, ale sprawdziłeś? Czy możesz to udowodnić? ).

Pamiętaj, że część sukcesu C wynika z faktu, że kompilatory zostały napisane dla wielu różnych platform, dlatego lepiej byłoby zignorować pewien stopień czytelności, aby ułatwić kompilatorom pisanie.

Powiedziawszy to, nie jestem ekspertem od gramatyki języka ani pisania kompilatorów. Ale wiem wystarczająco dużo, aby wiedzieć, że jest wiele do zrobienia;)

Wiele osobliwości języka C można wytłumaczyć sposobem działania komputerów podczas jego projektowania. Ilość pamięci była bardzo ograniczona, dlatego bardzo ważne było zminimalizowanie rozmiaru samych plików kodu źródłowego . Praktyka programowania w latach 70. i 80. polegała na upewnieniu się, że kod źródłowy zawiera jak najmniej znaków, a najlepiej, że nie zawiera nadmiernych komentarzy do kodu źródłowego.

Jest to dziś absurdalne, z praktycznie nieograniczoną przestrzenią dyskową na dyskach twardych. Ale jest to część powodu, dla którego C ma tak dziwną składnię w ogóle.

W odniesieniu do wskaźników tablicowych twoim drugim przykładem powinno być int (*p)[10];(tak, składnia jest bardzo myląca). Być może przeczytałbym to jako „wskaźnik na tablicę dziesięciu” ... co ma sens. Gdyby nie nawias, kompilator interpretowałby go jako tablicę dziesięciu wskaźników, co nadałoby deklaracji zupełnie inne znaczenie.

Ponieważ zarówno wskaźniki tablicowe, jak i funkcyjne mają dość niejasną składnię w C, rozsądnym rozwiązaniem jest wpisanie dziwnego charakteru. Być może tak:

Niejasny przykład:

int func (int (*arr_ptr)[10])
{
  return 0;
}

int main()
{
  int array[10];
  int (*arr_ptr)[10]  = &array;
  int (*func_ptr)(int(*)[10]) = &func;

  func_ptr(arr_ptr);
}

Niejasny, równoważny przykład:

typedef int array_t[10];
typedef int (*funcptr_t)(array_t*);


int func (array_t* arr_ptr)
{
  return 0;
}

int main()
{
  int        array[10];
  array_t*   arr_ptr  = &array; /* non-obscure array pointer */
  funcptr_t  func_ptr = &func;  /* non-obscure function pointer */

  func_ptr(arr_ptr);
}

Sprawy mogą stać się jeszcze bardziej niejasne, jeśli mamy do czynienia z tablicami wskaźników funkcji. Lub najbardziej niejasny ze wszystkich: funkcje zwracające wskaźniki funkcji (mało użyteczne). Jeśli nie używasz typedefs do takich rzeczy, szybko oszalejesz.

To całkiem proste: int *poznacza, że *pjest to int; int a[5]oznacza, że a[i]jest int.

int (*f)(int (*a)[5])

Oznacza, że *fjest to funkcja, *ajest tablicą pięciu liczb całkowitych, podobnie fjak funkcja pobierająca wskaźnik do tablicy pięciu liczb całkowitych i zwracająca liczbę całkowitą. Jednak w C nie jest przydatne przekazywanie wskaźnika do tablicy.

Deklaracje C bardzo rzadko komplikują sprawę.

Możesz także wyjaśnić za pomocą typedefs:

typedef int vec5[5];
int (*f)(vec5 *a);

Myślę, że musisz rozważyć * [] jako operatory dołączone do zmiennej. * jest zapisywane przed zmienną, [] po.

Przeczytajmy wyrażenie typu

int* (*p)[10];

Najbardziej wewnętrznym elementem jest zatem p, zmienna

p

oznacza: p jest zmienną.

Przed zmienną występuje *, * operator jest zawsze umieszczany przed wyrażeniem, do którego się odnosi, dlatego

(*p)

oznacza: zmienna p jest wskaźnikiem. Bez () operator [] po prawej stronie miałby wyższy priorytet, tj

**p[]

zostanie sparsowany jako

*(*(p[]))

Następnym krokiem jest []: ponieważ nie ma dalszego (), [] ma zatem wyższy priorytet niż zewnętrzny *

(*p)[]

oznacza: (zmienna p jest wskaźnikiem) do tablicy. Następnie mamy drugi *:

* (*p)[]

oznacza: ((zmienna p jest wskaźnikiem) do tablicy) wskaźników

Wreszcie masz operator int (nazwa typu), który ma najniższy priorytet:

int* (*p)[]

oznacza: (((zmienna p jest wskaźnikiem) do tablicy) wskaźników) na liczbę całkowitą.

Cały system oparty jest więc na wyrażeniach typu z operatorami, a każdy operator ma własne reguły pierwszeństwa. Pozwala to zdefiniować bardzo złożone typy.

Nie jest to takie trudne, kiedy zaczynasz myśleć, a C nigdy nie był łatwym językiem. I int*[10]* pnaprawdę nie jest łatwiejsze niż int* (*p)[10] I w jakim typie k byłbyint*[10]* p, k;