Объявление указателей

4.4.6. Объявление указателей

Синтаксис:

<type-specifier> *<declarator>;

Объявление указателя определяет имя переменной типа указатель и тип объекта, на который указывает эта переменная. Декларатор- <declarator> определяет имя переменной с возможной модификацией ее типа. Спецификатор типа- <type- specifier> задает тип объекта, который может быть базового типа, типа структуры или совмещения.

Переменная типа указатель может указывать также на функции, массивы и другие указатели. Более полная информация о типах указателей дана в разделе 4.3.2. "Составные деклараторы".

Если указатель не используется до определения типа структуры или совмещения, то он может быть объявлен ранее этого определения. Такие объявления допускаются, поскольку компилятору не требуется знать размера структуры или совмещения, чтобы распределить память под переменную типа указатель. Указатель может быть объявлен посредством использования тега структуры или совмещения (смотри ниже пример 4).

Переменная, объявленная как указатель, хранит адрес памяти. Размер памяти, требуемый для адреса, и смысл адреса зависит от данной конфигурации машины. Указатели на различные типы не обязательно имеют одну и ту же длину.

Для некоторых реализаций используются специальные ключевые слова near, far и huge, чтобы модифицировать размер указателя. Объявления, использующие специальные ключевые слова, были описаны в разделе 4.3.3. Информация о смысле ключевых слов дана в системной документации.

Примеры:

char *message; /* Example 1 */

int *pointers[10]; /* Example 2 */ int (*pointer)[10]; /* Example 3 */ struct list *next, *previous; /* Example 4 */

struct list { /* Example 5 */ char *token;

int count;

struct list *next;

} line;

struct id { /* Example 6 */ unsigned int id_no;

struct name *pname;

} record;

В первом примере объявляется переменная- указатель поименованная message. Она указывает на величину типа char.

Во втором примере объявлен массив указателей, поименованный pointers. Массив состоит из 10 элементов. Каждый элемент- это указатель на переменную типа int.

В третьем примере объявлена переменная- указатель, поименованная pointer. Она указывает на массив из 10 элементов. Каждый элемент в этом массиве имеет тип int.

В четвертом примере объявлены две переменныхуказателя, которые ссылаются на величины структурного типа list (смотри следующий пример). Определение типа с именем list должно находиться в пределах видимости объявления.

В пятом примере объявляется переменная с именем line, структурного типа, поименованного list. Тип структуры с именем list определяется тремя элементами. Первый элементэто указатель на величину типа char, второй- на величину типа int, а третийэто указатель на следующую структуру типа list.

В шестом примере объявляется переменная с именем record, имеющая тип структуры с именем id. Заметим, что третий элемент с именем pname объявлен как указатель на другой тип структуры с именем name. Это объявление может появиться перед объявление структуры с именем name.

Объявление функций

Синтаксис:

[<type-specifier>]<declarator>([<arg-type-list>])[,<declarator>...];

Объявление функции определяет имя, тип возврата функции и, возможно, типы и число ее аргументов. Объявление функции также называется forward- объявлением. Декларатор функции объявляет имя функции, а спецификатор типа задает тип возврата. Если спецификатор типа опущен в объявлении функции, то предполагается, что функция возвращает величину типа int.

Объявление функции может включать спецификаторы класса памяти extern или static.

Список типов аргументов.

Список типов аргументов- <arg-type-list> определяет число и типы аргументов функции. Синтаксис списка аргументов следующий:

<type-name-list>[,...]

Список имен типов- это список из одного или более имен типов. Каждое имя типа отделяется от другого запятой. Первое имя типа задает тип первого аргумента, второе имя типа задает тип второго аргумента и т. д. Если список имен типов заканчивается запятой с многоточием (,...), то это означает, что число аргументов функции переменно. Однако, предполагается, что функция будет иметь не меньше аргументов, чем имен типов, предшествующих многоточию.

Если список типов аргументов- <arg-type-list> содержит только многоточие (...), то число аргументов функции является переменным или равно нулю.

Замечание:

Чтобы поддержать совместимость с программами предыдущих версий, компилятор допускает символ запятой без многоточия в конце списка типов аргументов для обозначения их переменного числа. Запятая может быть использована и вместо многоточия для объявления нуля или более аргументов функции. Использование запятой поддерживается только для совместимости. Использование многоточия рекомендуется для нового представления.

Имя типа- <type- name> для типов структуры, совмещения или базового типа состоит из спецификатора этого типа (такого как int ). Имена типов для указателей, массивов и функций формируются путем комбинации спецификатора типа с "абстрактным декларатором". Абстрактный декларатор- это декларатор без идентификатора. В разделе 4.9 "Имена типов" объясняется, каким объразом формировать и интерпретировать абстрактные деклараторы.

Для того чтобы объявить функцию, не имеющую аргументов, может быть использовано специальное ключевое слово void на месте списка типов аргументов. Компилятор вырабатывает предупреждающее сообщение, если в вызове такой функции будут специфицированы аргументы.

Еще одна специальная конструкция допускается в списке типов аргументов. Это фраза void *, которая специфицирует аргумент типа указатель. Эта фраза может быть использована в списке типов аргументов вместо имени типа.

Список типов аргументов может быть опущен. В зтом случае скобки после идентификатора функции все же требуются, хотя они и пусты. В этом случае в объявлении функции не определяются ни типы, ни число аргументов в функции. Когда эта информация опускается, то компилятор не проверяет соответствия между формальными и фактическими параметрами при вызове функции. Более подробная информация дана в разделе 7.4 "Вызовы функций".

Тип возврата

Функции могут возвращать величины любого типа за исключением массивов и функций. Для этого посредством спецификатора типа"type-specifier" в объявлении функции можно специфицировать любой тип: основной, структуру или совмещение. Идентификатор функции может быть модифицирован одной или несколькими звездочками (*), чтобы объявить возвращаемую величину типа указателя.

Хотя функции и не допускают возвратов массивов или функций, но они могут возвращать указатели на массивы или функции. Функции, которые возвращают указатели на величины типа массив или функция, объявляются посредством модификации идентификатора функции квадратными скобками, звездочкой и круглыми скобками, чтобы сформировать составной декларатор. Формирование и интерпретация составных деклараторов рассматривались в разделе 4.3.2.

Примеры:

int add(int, int); /* Example 1 */

double calc(); /* Example 2 */

char *strfind(char *,...); /* Example 3 */

void draf(void); /* Example 4 */

double (*sum(double, double)) [3]; /* Example 5 */ int (*select(void)) (int) ; /* Example 6 */

char *p; /* Example 7 */

short *q;

int prt(void *);

В первом примере объявляется функция, поименованная add, которая требует два аргумента типа int и возвращает величину типа int.

Во втором примере объявляется функция, поименованная calc, которая возвращает величину типа double. Список типов аргументов не задан. В третьем примере объявляется функция, поименованная strfind, которая возвращает указатель на величину типа char. Функция требует, по крайней мере один аргументуказатель на величину типа char. Список типов аргументов заканчивается запятой с многоточием, обозначающим, что функция может потребовать большее число аргументов.

В четвертом примере объявляется функция с типом возврата void (нет возвращаемой величины). Список типов аргументов также void, означающий отсутствие аргументов для этой функции.

В пятом примере sum объявляется как функция, возвращающая указатель на массив из трех величин типа double. Функция sum требует два аргумента, каждый из которых является величиной типа double.

В шестом примере функция, поименованная select, объявлена без аргументов и возвращает указатель на функцию. Указатель возврата ссылается на функцию, требующую один аргумент типа int и возвращающую величину типа int.

В седьмом примере объявлена функция prt, которая требует аргумент- указатель любого типа, и которая возвращает величину типа int. Любой указатель p или q могли бы быть использованы как аргументы функции без выдачи при этом предупреждающего сообщения.

Классы памяти

Класс памяти переменной, которая определяет какой либо объект, имеет глобальное или локальное время жизни. Объект с глобальным временем жизни существует и имеет значение на протяжении всей программы. Все функции имеют глобальное время жизни.

Переменные с локальным временем жизни захватывают новую память при каждом выполнении блока, в котором они определены. Когда управление на выполнение передается из блока, то переменная теряет свое значение.

Хотя Си определяет два типа классов памяти, но, тем не менее, имеется следующих четыре спецификатора классов памяти:

auto

register

static

extern

Объекты классов auto и register имеют локальное время жизни. Спецификаторы static и extern определяют объекты с глобальным временем жизни. Каждый из спецификаторов класса памяти имеет определенный смысл, который влияет на видимость функций и переменных в той же мере, как и сами классы памяти. Термин "видимость" относится к той части программы, в которой могут ссылаться друг на друга функции и переменные. Объекты с глобальным временем жизни существуют на протяжении выполнения исходной программы, но они могут быть видимы не во всех частях программы. Видимость и связанная с ней концепция времени жизни рассмотрена в разделе 3.5.

Месторасположение объявления переменной или функции внутри исходных файлов также влияют на класс памяти и видимость. Говорят, что объявления вне определения всех функций и переменных относятся к внешнему уровню, а объявления внутри определений функций относятся к внутреннему уровню.

Точный смысл каждого спецификатора класса памяти зависит от того, находится ли объявление на внешнем или внутреннем уровне и от того, объявлен ли объект функцией или переменной. В следующем разделе описывается смысл спецификаторов класса памяти в каждом случае объявления, а также объясняется режим умолчания, когда спецификатор класса памяти опущен при объявлении переменной или функции.

Объявления переменной на внешнем уровне

Объявления переменной на внешнем уровне используют спецификаторы класса памяти static и extern или совсем опускают их. Спецификаторы класса памяти auto и register не допускаются на внешнем уровне.

Объявления переменных на внешнем уровне- это определения переменных или ссылки на определения, сделанные в другом месте.

Объявление внешней переменной, которое инициализирует эту переменную (явно или неявно), называется определением этой переменной. Определение на внешнем уровне может задаваться в следующих различных формах:

-переменная на внешнем уровне может быть определена путем ее объявления со спецификатором класса памяти static. Такая переменная может быть явно инициализирована константным выражением. Если инициализатор отсутствует, то переменная автоматически инициализируется нулем во время компиляции. Таким образом, объявления static int k = 16; и static int k; оба рассматриваются как определения;

-переменная определяется, когда она явно инициализируется на внешнем уровне. Например, int j = 3; это определение переменной.

Так как переменная определяется на внешнем уровне, то она видима в пределах остатка исходного файла, от места, где она определена. Переменная не видима выше своего определения в том же самом исходном файле ни в других исходных файлах программы, если не объявлена ссылка, которая делает ее видимой.

Переменная может быть определена на внешнем уровне внутри исходного файла только один раз. Если задается спецификатор класса памяти static, то в других исходных файлах могут быть определены переменные с тем же именем. Так как каждое определение static видимо только в пределах своего собственного исходного файла, то конфликта не возникнет.

Спецификатор класса памяти extern используется для объявления ссылки на переменную, определенную где-то в другом месте. Такие объявления используются в случае, когда нужно сделать видимым определение переменной в других исходных файлах или выше места, где она определена в том же самом исходном файле. Так как ссылка на переменную объявлена на внешнем уровне, то переменная видима в пределах остатка исходного файла от места объявления ссылки.

В объявлениях, которые используют спецификатор класса памяти extern, инициализация не допускается, так как они ссылаются на переменные, чьи величины уже определены.

Переменная, на которую делается ссылка extern, должна быть определена на внешнем уровне только один раз. Определение может быть сделано в любом из исходных файлов, составляющих программу.

Есть одно исключение из правил, описанных выше. Можно опустить из объявления переменной на внешнем уровне спецификатор класса памяти и инициализатор. Например, объявление int n; будет правильным внешним объявлением. Это объявление имеет два различных смысла в зависимости от контекста.

1. Если где-нибудь в программе будет определена на внешнем уровне переменная с тем же именем, то объявление является ссылкой на эту переменную, как если бы был использован спецификатор класса памяти extern в объявлении.

2. Если нет такого определения, то объявленной переменной распределяется память во время линкования и переменная инициализируется нулем. Если в программе появится более чем одно такое объявление, то память распределится для наибольшего размера из объявленных переменных. Например, если программа содержит два неинициализированных объявления переменной i на внешнем уровне int i; и char i; то память во время линкования распределится под переменную i типа int.

Неинициализированные объявления переменной на внешнем уровне не рекомендуются для файлов, которые могут быть размещены в библиотеку.

Пример:

/*****************************************************

SOURCE FILE ONE *****************************************************/

extern int i; /* reference to i

defined below */

main()

{

i++;

printf("%dn", i); /* i equals 4 */

next();

}

int i = 3; /* definition of i */

next()

{

i++;

printf("%dn", i); /* i equals 5 */

other();

}

/***************************************************** SOURCE FILE TWO

*****************************************************/

extern int i; /* reference to i in

first source file */

other()

{

i++;

printf("%dn", i); /* i equals 6 */

}

Два исходных файла в совокупности содержат три внешних объявления i. Одно объявление содержит инициализацию- int i = 3; , где глобальная переменная i определена с начальным значением равным 3.

Самое первое объявление extern в первом файле делает глобальную переменную видимой выше ее определения в файле.

Без объявления extern функция main не смогла бы сослаться на глобальную переменную i. Объявление extern переменной i во втором исходном файле делает глобальную переменную видимой в этом исходном файле.

Все три функции выполняют одну и ту же задачу: они увеличивают i на 1 и печатают получившееся значение. (Предполагается, что функция printf определена где-то еще в программе.). Печатаются величины равные 4, 5 и 6.

Если бы переменная i не была бы инициализирована,она бы была автоматически установлена в 0 при линковании. В этом случае напечатанные значения были бы равны 1, 2 и 3.

Объявление переменной на внутреннем уровне

Любой из четырех спецификаторов класса памяти может быть использован для объявления переменной на внутреннем уровне. Если спецификатор класса памяти опускается в объявлении переменной на внутреннем уровне, то подразумевается класс памяти auto.

Спецификатор класса памяти auto объявляет переменную с локальным временем жизни. Переменная видима только в том блоке, где она объявлена. Объявления переменных auto могут включать инициализаторы. Переменные класса памяти auto автоматически не инициализируются, а инициализируются явно при объявлении или присваивании начальных значений, посредством операторов внутри блока. Если нет инициализации, то величина переменной auto считается неопределенной.

Спецификатор класса памяти register сообщает компилятору о том, чтобы он распределил память под переменную в регистре, если это возможно. Использование регистровой памяти обычно приводит к более быстрому времени доступа и к меньшему размеру результирующего кода. Переменные, объявленные с классом памяти register имеют ту же самую видимость, что и переменные auto.

Число регистров, которое может быть использовано под память переменных, зависит от машины. Когда компилятор встречает спецификатор класса памяти register в объявлении, а свободного регистра не имеется, то для переменной распределяется память класса auto. Компилятор назначает переменным регистровую память в том порядке, в котором появляются объявления в исходном файле. Регистровая память, если она имеется, гарантирована только для целого и адресного типов.

Переменная, объявленная на внутреннем уровне со спецификатором класса памяти static,имеет глобальное время жизни и имеет видимость только внутри блока, в котором она объявлена. В отличие от переменных auto, переменные, объявленные как static, сохраняют свое значение при завершении блока.

Переменные класса памяти static могут быть инициализированы константным выражением. Если явной инициализации нет, то переменная класса памяти static автоматически устанавливается в 0. Инициализация выполняется один раз во время компиляции. Инициализация переменной класса памяти static не повторяется при новом входе в блок.

Переменная, объявленная со спецификатором класса памяти extern, является ссылкой на переменную с тем же самым именем, определенную на внешнем уровне в любом исходном файле программы.

Цель внутреннего объявления extern состоит в том, чтобы

сделать определение переменной внешнего уровня видимой внутри блока. Внутреннее об'явление extern не изменяет видимость глобальной переменной в любой другой части программы.

Пример:

int i = 1;

main()

{ /* reference to i, defined above */

extern int i;

/* initial value is zero; a is

visible only within main */

static int a;

/* b is stored in a register, if possible */ register int b = 0;

/* default storage class is auto */

int c = 0;

/* values printed are 1, 0, 0, 0 */ printf("%dn%dn%dn%dn", i, a, b, c);

other();

}

other()

{

/* i is redefined */

int i = 16;

/* this a is visible only within other */

static int a = 2;

a += 2;

/* values printed are 16, 4 */

printf("%dn%dn", i, a);

}

Переменная i определяется на внешнем уровне с инициализацией 1. В функции main объявлена ссылка extern на переменную i внешнего уровня. Переменная класса памяти static автоматически устанавливается в 0, так как инициализатор опущен. Вызов функции print (предполагается, что функция print определена в каком-то месте исходной программы.) печатает величины 1, 0, 0, 0.

В функции other, переменная i переопределяется как локальная переменная с начальным значением 16. Это не влияет на значение внешней переменной i. Переменная a объявляется как переменная класса памяти static с начальным значением 2. Она не противоречит переменной a, объявленной в функции main, так как видимость переменных класса памяти static на внутреннем уровне ограничена блоком, в котором она объявлена.

Значение переменной увеличивается на 2 и становится равным 4. Если бы функция other была вызвана снова в той же самой программе, то начальное значение a стало бы равным 4. Внутренние переменные класса памяти static сохраняют свои значения, когда заканчивается выполнение блока, в котором они объявлены.

Объявление функции на внешнем и внутреннем уровнях

Функции могут быть объявлены со спецификаторами класса памяти static или extern. Функции всегда имеют глобальное время жизни.

Правила видимости для функций отличаются от правил видимости для переменных. Объявления функций на внутреннем уровне имеют тот же самый смысл, что и объявления на внешнем уровне. Это значит, что функции не могут иметь блочной видимости и видимость функций не может быть вложенной. Функция объявленная как static, видима только в пределах исходного файла, в котором она определяется. Любая функция в том же самом исходном файле может вызвать функцию static, но функции static из других файлов нет. Функция static с тем же самым именем может быть объявлена в другом исходном файле.

Функции, объявленные как extern видимы в пределах всех исходных файлов, которые составляют программу. Любая функция может вызвать функцию extern.

Объявления функций, в которых опущен спецификатор класса памяти, считаются по умолчанию extern.

Инициализация

В объявлении переменной может быть присвоено начальное значение посредством инициализатора. Величина или величины инициализатора присваиваются переменной.

Синтаксически, записи инициализатора предшествует знак равно (=)

=<initializer>

Могут быть инициализированы переменные любого типа. Функции не инициализируются. Объявления, которые используют спецификатор класса памяти extern не могут содержать инициализатора.

Переменные, объявленные на внешнем уровне, могут быть инициализированы. Если они явно не инициализированы, то они устанавливаются в нуль во время компиляции или линкования. Любая переменная, объявленная со спецификатором класса памяти static, может быть инициализирована константным выражением. Инициализация переменных класса static выполняется один раз во время компиляции. Если отсутствует явная инициализация, то переменные класса памяти static автоматически устанавливаются в нуль.

Инициализация переменных auto и register выполняется каждый раз при входе в блок, в котором они объявлены. Если инициализатор опущен в объявлении переменной класса памяти auto или register, то начальное значение переменной не определено. Инициализация составных типов auto (массив, структура, совмещение) запрещена. Любое составное объявление класса памяти static может быть инициализировано на внешнем уровне.

Начальными значениями для внешних объявлений переменной и для всех переменных static как внешних так и внутренних должно быть константное выражение. Автоматические и регистровые переменные могут быть инициализированы константными или переменными величинами.

Базовые типы и типы указателей

Синтаксис:

=<expression>

Величина выражения присваивается переменной. Для выражения допустимы правила преобразования.

Полную версию реферата см. ниже в заархивированных вариантах.