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(*(void(*)())0)(); 理解函数声明

当看到 (*(void(*)())0)(); 这样的表达式,每个程序员的内心都“不寒而栗”。然而,我们大可不必对此望而生畏。

任何 C 变量的声明都由两个部分组成:类型以及一组类似表达式的声明符。声明符从表面上看与表达式有些类似,对它求值应该返回一个声明中给定类型的结果。

最简单的声明符就是单个变量,如: float f, g; 。这个声明的含义是:当对其求值时,表达式 fg 的类型为浮点类型。

因为声明符与表达式的相似,所以我们也可以在声明符中任意使用括号: float ((f)); 。这个声明的含义是:当对其求值时, ((f)) 的类型为浮点类型,由此可以推知, f 也是浮点类型。

同样的逻辑也适用于函数和指针类型的声明,例如: float ff(); 。这个声明的含义是:表达式 ff() 求值结果是一个浮点数,也就是说, ff 是一个返回值为浮点类型的函数。

类似地, float *fp; 。这个声明的含义是 *fp 是一个浮点数,也就是说, fp 是一个指向浮点数的指针。

以上这些形式在声明中还可以组合起来,就像在表达式中进行组合一样,因此 float *g(), (*h)(); 表示 *g()(*h)() 是浮点表达式。因为 () 结合优先级高于 **g() 也就是 *(g()) : g 是一个函数,该函数的返回值类型为指向浮点数的指针。同理,可以得出 h 是一个函数指针, h 所指向函数的返回值为浮点类型。

现在我们已经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了。由于 float (*h)(); 表示 h 是一个指向返回值为浮点类型的函数的指针,那么 (float (*)()) 则表示一个“指向返回值为浮点类型的函数的指针”的类型转换符。

拥有了这些知识,我们现在可以分两步来分析表达式 (*(void(*)())0)();

第一步,假定变量 fp 是一个函数指针,那么如何调用 fp 所指向的函数呢?调用方式如下: (*fp)(); 因为 fp 是一个函数指针,那么 *fp 就是该指针指向的函数,所以 (*fp)(); 就是调用该函数的方式。

在表达式 (*fp)(); 中, *fp 两侧的括号非常重要,因为函数运算符 () 的优先级高于单目运算符 * 。如果 *fp 两侧没有括号,那么 *fp() 实际上与 *(fp()) 的含义完全一致。

现在,剩下的问题就只是找到一个恰当的表达式来替换 fp 。这就是我们第二步要做的事情。

假如 C 编译器能够理解我们大脑中对于类型的认识,那么我们可以这样写: (*0)(); 。但是这并不会生效,因为运算符 * 必须要一个指针来做操作数。而且,这个指针还应该是一个函数指针,这样经运算符 * 作用后的结果才能作为函数被调用。因此,在上式中必须对 0 作类型转换,转换后的类型可以大致描述为:“指向返回值为 void 类型的指针”。

如果 fp 是一个指向返回值为 void 类型的函数的指针,那么 (*fp)() 的值就为 void,fp的声明为: void (*fp)(); ,因此我们可以用下面的式子来完成调用存储位置为 0 的子程序:

// 这里假设 fp 默认初始值为 0, 不推荐这种写法。
void (*fp)();
(*fp)();

这种写法的代价是多声明了一个“哑”变量。

但是,我们一旦知道如何声明一个变量,也就自然知道如何对一个常数进行类型转换,将其转换成该变量的类型:只需要在变量声明中将变量名去掉即可。以此,将常数 0 转换成“指向返回值为 void 的函数的指针”类型,可以这样写: (void(*)())0 。因此,我们将用 (void(*)())0 替换 fp ,从而得到 (*(void(*)())0)(); 。末尾的分号使得表达式成为一个语句。


参考文献:《C陷阱与缺陷》