《C专家编程》一1.9　阅读ANSI C标准，寻找乐趣和裨益

本节书摘来自异步社区《C专家编程》一书中的第1章，第1.9节，作者 【美】Perter Van Der Linde，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

1.9 阅读ANSI C标准，寻找乐趣和裨益

有时候必须非常专注地阅读ANSI C标准才能找到某个问题的答案。一位销售工程师把下面这段代码作为测试例发给Sun的编译器小组。

1 foo(const char **p) { }

3 main(int argc, char **argv)

5 foo(arvg);

如果编译这段代码，编译器会发出一条警告信息：

line 5: warning: argument is incompatible with prototype

（第5行：警告：参数与原型不匹配）。

提交代码的工程师想知道为什么会产生这条警告信息，也想知道ANSI C标准的哪一部分讲述了这方面的内容。他认为，实参char s与形参const char p应该是相容的，标准库中所有的字符串处理函数都是这样的。那么，为什么实参char argv与形参const char p实际上不能相容呢？

答案是肯定的，它们并不相容。要回答这个问题颇费心机，如果研究一下获得这个答案的整个过程，会比仅仅知道结论更有意义。对这个问题的分析是由Sun的其中一位“语言律师”[6]进行的，其过程如下：

在ANSI C标准第6.3.2.2节中讲述约束条件的小节中有这么一句话：

每个实参都应该具有自己的类型，这样它的值就可以赋值给与它所对应的形参类型的对象（该对象的类型不能含有限定符）。

这就是说参数传递过程类似于赋值。

所以，除非一个类型为char 的值可以赋值给一个const char 类型的对象，否则肯定会产生一条诊断信息。要想知道这个赋值是否合法，就请回顾标准中有关简单赋值的部分，它位于第6.3.16.1节，描述了下列约束条件：

要使上述的赋值形式合法，必须满足下列条件之一：

两个操作数都是指向有限定符或无限定符的相容类型的指针，左边指针所指向的类型必须具有右边指针所指向类型的全部限定符。

正是这个条件，使得函数调用中实参char能够与形参const char匹配（在C标准库中，所有的字符串处理函数就是这样的）。它之所以合法，是因为在下面的代码中：

char *cp;

const char *ccp;

ccp = cp;

左操作数是一个指向有const限定符的char的指针。

右操作数是一个指向没有限定符的char的指针。

char类型与char类型是相容的，左操作数所指向的类型具有右操作数所指向类型的限定符（无），再加上自身的限定符(const)。

注意，反过来就不能进行赋值。如果不信，试试下面的代码：

cp = ccp; /* 结果产生编译警告 */

标准第6.3.16.1节有没有说char 实参与const char 形参是相容的？没有。

标准第6.1.2.5节中讲述实例的部分声称：

const float *类型并不是一个有限定符的类型——它的类型是“指向一个具有const限定符的float类型的指针”，也就是说const限定符是修饰指针所指向的类型，而不是指针本身。

类似地，const char **也是一个没有限定符的指针类型。它的类型是“指向有const限定符的char类型的指针的指针”。

由于char 和const char 都是没有限定符的指针类型，但它们所指向的类型不一样（前者指向char ，后者指向const char ），因此它们是不相容的。因此，类型为char的实参与类型为const char的形参是不相容的，违反了标准第6.3.2.2节所规定的约束条件，编译器必然会产生一条诊断信息。

用这种方式理解这个要点有一定困难。可以用下面这个方法进行理解：

左操作数的类型是FOO2，它是一个指向FOO的指针，而FOO是一个没有限定符的指针，它指向一个带有const限定符的char类型，而且……

右操作数的类型是BAZ2，它是一个指向BAZ的指针，而BAZ是一个没有限定符的指针，它指向一个没有限定符的字符类型。

FOO和BAZ所指向的类型是相容的，而且它们本身都没有限定符，所以符合标准的约束条件，两者之间进行赋值是合法的。但FOO2和BAZ2之间的关系又有不同，由于相容性是不能传递的，FOO和BAZ所指向的类型相容并不表示FOO2和BAZ2所指向的类型也相容，所以虽然FOO2和BAZ2都没有限定符，但它们之间不能进行赋值。也就是说，它们都是不带限定符的指针，但它们所指向的对象是不同的，所以它们之间不能进行赋值，也就不能分别作为函数的形参和实参。但是，这个约束条件很令人恼火，也很容易让用户混淆。所以，这种赋值方法目前在基于Cfront的C++翻译器中是合法的（虽然这在将来可能会改变）。

容易混淆的const

关键字const并不能把变量变成常量！在一个符号前加上const限定符只是表示这个符号不能被赋值。也就是它的值对于这个符号来说是只读的，但它并不能防止通过程序的内部（甚至是外部）的方法来修改这个值。const最有用之处就是用它来限定函数的形参，这样该函数将不会修改实参指针所指的数据，但其他的函数却可能会修改它。这也许就是C和C++中const最一般的用法。

const可以用在数据上，如：

const int limit = 10;

这和其他语言差不多，但当你在等式两边加上指针，就有一定难度了：

const int * limitp = limit;

 int i = 27;

 limitp = 

这段代码表示limitp是一个指向常量整型的指针。这个指针不能用于修改这个整型数，但是在任何时候，这个指针本身的值却可以改变。这样，它就指向了不同的地址，对它进行解除引用（dereference)操作时会得到一个不同的值！

const和的组合通常只用于在数组形式的参数中模拟传值调用。它声称“我给你一个指向它的指针，但你不能修改它。”这个约定类似于极为常见的void 的用法，尽管在理论上它可以用于任何情形，但通常被限制于把指针从一种类型转换为另一种类型。

类似地，你可以取一个const变量的地址，并且可以...（唔，我最好不要往大家的脑袋里灌输这种思想）。正如Ken Thompson所指出的那样，“const关键字可能引发一些罕见的错误，只会混淆函数库的接口。”回首往事，const关键字原先如果命名为readonly就好多了。
确实，整个标准好像是由一位蹩脚的翻译把它从乌尔都语转译成丹麦语，再转译成英语而来。标准委员会似乎自我感觉良好，所以虽然人们希望语言的规则更简单一些、更清楚一些，但他们觉得这样做会破坏他们的良好感觉，所以拒不采纳。

我感觉，将来还会有许多人产生类似的疑问，而且并不是他们中的每一个人都会仔细揣摩前面详述的推理过程。所以，我们修改了Sun的ANSI C编译器，当它发现不相容的情况时，会打印出更多的警告信息。原先那个例子将会产生的完整信息如下：

Line 6: warning : argument #1 is imcompatible with prototype:

 prototype: pointer to pointer to const char: "barf.c", line 1

 argument: pointer to pointer to char

（第6行：警告：#1实参与原型不相容：

原型：指向const char的指针的指针。"barf.c", 第1行

 实参：指向char的指针的指针。)

即使程序员不明白为什么会这样，他至少应该明白什么是不相容。

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