如何阅读模板函数指针声明中的众多星号和括号？

Question

来自C++11新特性介绍：后置返回类型

该文章声称：

template <class T> class tmp {
public:
    int i;
};

auto foo()->auto(*)()->tmp<int>(*)(){
    return 0;
}

等同于

template <class T> class tmp{
public:
    int i;
};

tmp<int> (*(*foo())())() {
    return 0;
}

我不理解第二个代码示例中的复杂函数。我应该从哪里开始看呢？我猜是 foo。但是紧挨着 foo 的那个语句将会把 foo 定义为一个指针...... 根据第一个代码示例，我将把这一段转换为：

tmp<int> (*)() (*)() foo(){ return 0;}

所以foo是一个函数，它返回0，但返回类型有些棘手：返回类型是一个函数指针，其返回类型又是一个函数指针，其返回类型是tmp<int>。

- JP Zhang

---

你正在创建一个函数指针，因此必须在函数中定义所有内容，* 用于指针和指针的解引用。 - Jake Freeman

如果你正确地进行代码缩进，它将更容易阅读。 ;) - Oliver Charlesworth

可能是复杂的C声明的重复问题，或者是https://dev59.com/PnI-5IYBdhLWcg3wW3Gp或https://dev59.com/u3M_5IYBdhLWcg3wRw51等问题。 - underscore_d

我不理解第二个代码示例中的复杂函数。这正是问题所在；除非接受过特定的训练，否则复杂函数声明无法阅读。因此请使用替代方案。 - Yakk - Adam Nevraumont

Answer 1

我应该从哪里开始看呢？ 说实话，你只需要看 https://cdecl.org/ 上对于int (*(*foo())())();的描述： "declare foo as function returning pointer to function returning pointer to function returning int" 然后意识到这是C++11，我们有一个非常好的语法来声明函数指针别名：

using A = int(*)(); // pointer to function returning int
using B = A(*)();  // pointer to function returning pointer to function returning int

B foo(); // function returning pointer to function returning pointer to function returning int

今天实际上没有理由像那样写声明。

- Barry

---

我相信你也可以使用 typedef 实现这个，但我不能确定。我也相当肯定它在 C++ 中也起作用。 - anon

@QPaysTaxes 的重点是拥有一个好看的语法。typedef int(*A)(); 不是一个好看的语法。 - Barry

没错，但是你在C语言中没有这个，我刚意识到我不小心称呼它为C++了。哎呀。 - anon

@QPaysTaxes 是的，这就是为什么它被称为 C++。它比 C 更好 :-) - Barry

比一页长得多，明显更长。 - anon

Answer 2

补充一下@Vittorio的回答，这里有一个Clockwise Spiral Rule可以帮助我们解密复杂类型：

从未知元素开始，顺时针螺旋移动；遇到以下元素时，用相应的英语语句替换它们：

• [X]或[]

  数组X大小为...或数组大小未定义...

• (type1，type2)

  传递类型1和类型2并返回函数...

• *

  指向...

以顺时针螺旋方式继续执行，直到涵盖所有标记。始终首先解决括号内的任何内容！

---

这里：

           +-----------+
           | +------+  |
           | | >-v  |  |
temp<int> (*(*foo())())()
        |  | ^---+  |  |
        |  ^--------+  |
        +--------------+

foo 是一个返回指向返回指向返回 temp<int> 的函数指针的函数指针的函数。

---

现在，@UKmonkey刚刚将此规则重命名为C++ Guru Snail Rule或简称CGSR：

 / /
 L_L_
/    \
|00  |       _______
|_/  |      /  ___  \
|    |     /  /   \  \
|    |_____\  \_  /  /
 \          \____/  /_____
  \ _______________/______\.............................

- YSC

---

该死，要是 ASCII 艺术能够编译就好了... - Chris O

Answer 3

cdecl 是一个有用的在线工具，用于解析复杂的C语言声明。

插入 int (*(*foo())())() 返回:

声明 foo 为一个返回指向函数的指针的函数的指针，该函数返回指向int的指针。

由于该工具不支持模板，我已将 tmp<int>替换为 int 。

- Vittorio Romeo

Answer 4

正确格式化代码有助于您理解：

template <class T>
class tmp {
    public:
    int i;
};

auto foo() -> auto(*)() -> tmp<int>(*)() {
    return 0;
}

template <class T>
class tmp{
    public:
    int i;
};

tmp<int> (*
    ( *foo() )()
    )() {
    return 0;
}

template class 部分保持不变，因此我不打算对其进行详细说明。我们来看看函数 foo。

在第一段代码中，foo() 的返回值为 auto(*)() -> tmp<int>(*)()，它是指向返回另一个指针的函数的指针，该指针又指向返回 tmp<int> 的函数。

正如您总是可以像这样定义一个函数指针：

base_type_t (*pointer_name)(parameter_list);

递归使用函数（即func_name()）来定义一个返回指针的函数，可以声明pointer_name。

base_type_t (*func_name())(parameter_list);
              ~~~~~~~~~~~

所以现在(*func_name())(parameter_list)可以用于另一个函数。让我们把它放回到函数指针定义语法中：

base_type_t (*(*func_name())(parameter_list))(parameter_list);
              ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

清空参数列表（它们为空），并用正确的类型替换标识符，得到：

base_type_t (*(*func_name())(parameter_list))(parameter_list);
tmp<int>    (*(*   foo   ())( /* Empty */  ))( /* Empty */  );

// Turns to
tmp<int> (*(*foo())())();

正如其他人所建议的，https://cdecl.org/ 是一个很好的代码分析器，但它可能会给出另一句话，不太容易理解。

- iBug