数组表示法衰减为指针符号 - 仅用于函数参数？

Posted 2021-05-04

我正在学习C函数如何接受多维数组，通过遵循C primer plus, by Stephen Prata (6th edition)一书中的处理。

在书中，作者提到处理多维数组的函数可以声明为......

void somefunction( int (* pt)[4] );

或者，如果（且仅当）pt是函数的形式参数，则可以按如下方式声明：

void somefunction( int pt[][4] );

据我所知，在C中，传入函数的数组会衰减为指向相应类型的指针。所以在pt的int pt[][4]将衰变为int (* pt)[4]，这是指向4个ints阵列的指针。

但我不明白为什么这种行为只发生'如果（并且只有）pt是函数的形式参数“。这是什么意思？为什么会这样？

答案

我认为他意味着你可能不会声明这样的数组

int pt[][4];

在程序中（除了具有外部或内部链接的声明），因为它是一个不完整的类型，数组的大小是未知的。

但是，您可以将此类声明用作参数声明

void somefunction( int pt[][4] );

因为参数由编译器调整为类型的指针

void somefunction( int ( *pt )[4] );

和指针总是完整的类型。

结果例如这些函数声明

void somefunction( int pt[100][4] );
void somefunction( int pt[10][4] );
void somefunction( int pt[][4] );

等价并声明相同的一个函数。

下面是一个使用外部链接声明不完整类型的数组（当声明不是定义时）的示例。

#include <stdio.h>

int pt[2][4];

int main(void) 
{
    extern int pt[][4];

    printf( "sizeof( pt ) = %zu
", sizeof( pt ) );

    return 0;
}

程序输出是

sizeof( pt ) = 32

另一答案

普通数组和函数参数数组之间的类似语法是一大堆混乱的根源。

如果声明一个普通数组，你可以这样做：

int arr[3] = {1,2,3};

或者你可以这样做：

int arr[] = {1,2,3};

这些形式是100％等效的，后者只是告诉编译器计算元素的数量并为你填写3。

同样，您可以使用2D数组执行此操作，但只能使用最左侧的维度：

int arr[][3] = { {1,2,3}, {1,2,3} };

这与int arr[2][3]相同。

以上所有内容都适用于任何普通的本地或全局数组。值得注意的是，上述仅适用，因为存在初始化列表。如果没有初始化列表，我们就无法编写int arr[]; - 这不是有效的C语法。到现在为止还挺好。

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为了产生最大的混淆，C还允许将函数参数声明为void func (int arr[3]);或void func (int arr[])。事实证明，这两种形式也是等同的。但出于完全不同的原因！

因为在具体的函数情况下，数组声明总是被调整（“衰减”）成指向第一个元素的指针。所以int arr[3]在函数声明的一部分时，100％相当于int*。

当我们将int arr[]写为函数参数时，它是一个不完整的类型，就像我们在上面没有初始化列表时编写它一样。它不能被使用 - 它并不意味着“函数接受任何数组大小”，但在实践中将会发生这种情况。因为编译器不关心这里的数组大小，因为它是一个函数参数，无论如何编译器将用指向第一个元素的指针替换它。所以无论我们在[ ]之间键入什么，我们最终都会得到int*。

数组衰减规则适用于任何参数类型。因此，如果您使用2D数组（实际上是数组数组），它会衰减为第一个元素的指针。这与指向第一个数组的指针相同。所以你可以写int pt[][4]它会工作。 int pt[666][4]也将如此。无论如何，你最终会得到int (*)[4]。

但是这个数组衰减规则并不适用于“递归”：C编译器只能看到一个数组。它恰好是一个数组数组，但编译器并不关心。所以我们不能写int arr[][]，因为这会导致int (*)[]，它是一个指向不完整类型的数组指针，不允许作为函数参数。