C语言中“.”与“->”有什么区别?

知乎 轉載

轉載幾篇知乎上我自己的回答,因爲不喜歡知乎的排版,所以在博客裏重新排版一遍。

原問題:C语言中“.”与“->”有什么区别?

除了表达形式有些不同,功能可以说完全一样阿。那为何又要构造两个功能一样的运算符? 效率有差异?可是现在编译器优化都那么强了,如果真是这样岂不是有些多此一举


刚刚翻了下书,说早期的C实现无法用结构直接当作参数在函数间传递,只能用指向结构的指针在函数间进行传递!我想这应该也是最直观的原因吧。

我的回答

首先 a->b 的含義是 (*a).b ,所以他們是不同的,不過的確 -> 可以用 * . 實現,不需要單獨一個運算符。 嗯,我這是說現代的標準化的 C 語義上來說, -> 可以用 * . 的組合實現。

早期的 C 有一段時間的語義和現代的 C 的語義不太一樣。

稍微有點彙編的基礎的同學可能知道,在機器碼和彙編的角度來看,不存在變量,不存在 struct 這種東西,只存在寄存器和一個叫做內存的大數組。

所以變量,是 C 對內存地址的一個抽象,它代表了一個位置。舉個例子,C 裏面我們寫:

a = b

其實在彙編的角度來看更像是

*A = *B

其中 A 和 B 各是兩個內存地址,是指針。

好,以上是基本背景。

基於這個背景我們討論一下 struct 是什麼,以及 struct 的成員是什麼。 假設我們有

struct Point {
        int x;
        int y;
};
struct Point p;
struct Point *pp = &p;

從現代語義上講 p 就是一個結構體對象, x y 各是其成員,嗯。

從彙編的語義上講, p 是一個不完整的地址,或者說,半個地址,再或者說,一個指向的東西是虛構出來的地址。而 x y 各是在 Point 結構中的地址偏移量。也就是說,必須有 p x 或者 p y 同時出現,才形成一個完整的地址,單獨的一個 p 沒有意義。

早期的 C 就是在這樣的模型上建立的。所以對早期的 C 而言, *pp 沒有意義,你取得了一個 struct ,而這個 struct 不能塞在任何一個寄存器裏,編譯器和 CPU 都無法表達這個東西。

這時候只有 p.x p.y 有意義,它們有真實的地址。

早期的 C 就是這樣一個看起來怪異的語義,而它更貼近機器的表達。 所以對早期的 C 而言,以下的代碼是對的:

p.x = 1;
int *a;
a = &(p.x);

而以下代碼是錯的:

(*pp).x = 1;

因爲作爲這個賦值的目標地址表達式的一部分, *pp ,這個中間結果沒法直譯到機器碼。

所以對早期的 C 而言,對 pp 解引用的操作,必須和取成員的偏移的操作,這兩者緊密結合起來變成一個單獨的操作,其結果纔有意義。

所以早期的 C 就發明了 -> ,表示這兩個操作緊密結合的操作。於是纔能寫:

pp->x = 1;

嗯,這就是它存在的歷史原因。 而這個歷史原因現在已經不重要了,現代的符合標準的 C 編譯器都知道 (*pp).x pp->x 是等價的了。

說句題外話, C++ 裏面還發明了 .* ->* 這兩個運算符(注意 ->* 不是單獨的 -> * 並排放的意思),關於爲什麼要發明這兩個運算符,而不能直接說 a ->* b 的意思就是 a ->(*b) ,這個就作爲課堂作業吧。

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