C++不能直接返回数组

---

前言

  在 C++ 中，不能直接返回一个数组。因为数组名表示的是数组的首地址，而在函数返回后，局部变量的内存空间将被释放，导致返回的数组指针指向无效的内存。

---

一、缘由

  由于局部变量是在栈上分配的，而栈上的内存是由编译器自动管理的。当函数执行完毕并返回时，函数内部的局部变量会被销毁，它们占用的内存空间将被释放。
  当在函数中声明一个数组，并将其作为指针返回时，实际上返回的是数组的首地址。这个地址指向的是栈上的内存空间。一旦函数返回，栈上的内存将被回收，其意味着返回的指针将指向无效的内存。

二、示例：函数返回后，指针指向无效内存

int* getArray() {
    int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    return array;
}

int main() {
    int* array = getArray();
    // 使用数组...
    // 在这里，array 指针指向的是无效的内存，因为 getArray() 函数已经返回并销毁了局部变量 array。
    // 访问 array[0] 或对数组进行其他操作可能导致未定义行为。
    return 0;
}

  getArray() 函数返回了一个指向局部数组 array 的指针。然而，在 main() 函数中使用这个指针时，它指向的是已经被销毁的内存空间，这是一种未定义行为，可能导致程序崩溃或产生不可预测的结果。
  此处需注意： 在函数返回后，虽然局部数组的内存空间已经被释放，但在一些编译器和特定的情况下，该内存空间可能仍然保持有效，尚未被其他数据覆盖。因此，仍可能存在通过指针访问到数组的值。然而，这种行为是不可预测的，并且是不安全的。

三、解决方案

  为了编码的健壮性和可靠性，应该避免在函数返回后访问局部数组的指针。改用动态分配数组（使用 new 运算符）或 std::vector 类型来返回数组， 这样可以确保在函数返回后仍可以安全地访问数组的值。

3.1、动态分配数组

  可以使用 new 运算符动态分配一个数组，并返回指向该数组的指针。使用完数组后，需要手动释放内存以避免内存泄漏。

int* getArray() {
    int* array = new int[5];
    array[0] = 1;
    array[1] = 2;
    array[2] = 3;
    array[3] = 4;
    array[4] = 5;
    return array;
}

// 调用函数后需要手动释放内存
int* array = getArray();
// 使用数组...
delete[] array;

3.2、使用 std::vector：（最为推荐）

  std::vector 是 C++ 中的动态数组容器，可以方便地存储和返回数组。可以将需要返回的数组元素添加到 std::vector 中，而后将其作为函数的返回值返回。

#include <vector>

std::vector<int> getArray() {
    std::vector<int> array = {1, 2, 3, 4, 5};
    return array;
}

3.3、使用静态数组

  如果数组的大小是固定的，并且不需要在函数外部修改数组，可以使用静态数组。 在函数内部声明一个静态数组，并将其作为函数的返回值返回。但是需要注意，静态数组的生命周期会延长到程序的整个运行期间，可能会导致内存占用较大。

int* getArray() {
    static int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    return array;
}