C++中函数传递数组的探索

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#C++ #函数 #参数传递

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本文详细解析了C++中数组作为函数参数和返回值的使用方式，包括数组作为形参的不同形式、传入数组时元素个数的丢失、传出数组时的限制与解决方法，以及如何正确理解数组名与指针的区别。

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一、传入数组

一个C函数可以把数组作为形参，在C++具体表现形式有三种：

void func(int para[]);
void func(int para[20]);
void func(int *para);

这三种形式虽然表现不同，在C++中都看成相同的，等价于void func(int *para)。在传递实参时，数组名被隐式转换成指向数组第一个元素的指针，因此传入的参数实际为指向数组第一个元素的指针。

传入数组时，数组的元素个数信息丢失。C++中的数组名并不等价于指针，数组名是一个特殊的类型，其中记录了数组首元素指针和元素个数。这就是为什么数组名也可以像迭代器一样使用end()函数。一旦数组传入函数，函数内部就把para作为一个指针，不能使用end()函数。具体到Linux上观察程序运行情况：

#include <iostream>
using namespace std;

struct fds
{
	int as;
	char dd;
};

int getsizeof(fds ss[])
{
	return sizeof(ss);
}

int main()
{
	fds cs[20]={{1,'s'}};
	int c = getsizeof(cs);
	cout<<c<<endl;
	return 0;
}

在汇编层观察参数传递，实际效果如图：

数组cs的存储，首先取堆栈地址赋给rsi寄存器，清零eax，然后的mov $0x14,%edx标识数组元素个数,设置rdi，rcx寄存器作为必要参数，调用rep stos开辟内存空间，其首地址是rdi寄存器的值(注意在es:rdi所指位置开辟)。最后是对数组赋初值。执行函数调用时，首先取出该数组存储位置首地址赋给rax，再传给rdi寄存器，下面转入函数内部执行。那么函数内部是如何传递数组参数的呢？下面看函数内部的实现：

执行必要的保护后，mov %rdi, -0x8(%rbp)便是关键，原来是通过寄存器rdi传入的参数, 且函数内部仅传入了唯一的参数，那便是保存在rdi中的数组首地址。

因此函数传入数组参数，实际仅传入了首地址指针。

二、传出数组

函数内部到底可不可以把数组作为返回值，而不使用指针。设想如下函数形式：

auto getsizeof(fds ss[])->int [2]
{
	return {1,2};
}

编译器如果采用前置声明返回数组，会出现错误，提示函数禁止把数组作为返回值。而声明为后置格式后，则不会报错。在主程序中调用该函数：

int main()
{
	fds cs[20]={{1,'s'}};
	int (&&c)[2]= getsizeof(cs);
	cout<<c<<endl;
	return 0;
}

会出现错误，提示：main.cpp|18|error: lvalue required as unary '&' operand|

此处左值需要使用＆。然后把函数调用句改为：

int (&c)[2]= getsizeof(cs);

编译出现错误：main.cpp|18|error: invalid initialization of non-const reference of type 'int (&)[2]' from an rvalue of type 'int [2]'|

此时函数返回变为右值了。那么到底是左值还是右值，还是根本就没有传递参数。

此时比较矛盾的是返回值类型，如果表示为int [2]，表示的类型并非完整的数组，也并非数组首地址指针，而是一种不完整的类型。函数返回时仅对数组首地址进行传递，数组名内部存放了一些关键信息，例如元素个数，此时却没有传出，因此返回值int [2]是不完整的，也是不合法的。当对这种错误格式进行操作时，就会产生错误。

在Effective C++中明确指出：判断元素是左值还是右值的方法是查看该元素能否取地址。但此时如果对返回值操作＆，同样会出现错误。返回的类型既不是左值，也不是右值，而是不完整的类型。

因此再次指出，不可以将数组直接作为函数返回值。如果需要，可以使用数组指针，函数格式改为：

auto getsizeof(fds ss[])->int *[2]