C++ 在 C 中无法返回数组实际上意味着什么

首先，是的，你可以将数组封装在一个 struct 中，然后用这个 struct 做任何你想做的事情(分配它，从函数返回它，等等).

其次，正如您所发现的，编译器在发出代码以返回(或分配) struct 方面没有什么困难.所以这也不是不能返回数组的原因.

你不能这样做的根本原因是，直截了当地说，是arrays are second-class data structures in C.所有其他数据 struct 都是一流的.在这个意义上，"一流"和"二流"的定义是什么？简单地说，不能分配二类类型.

(你的下一个问题可能是，"除了数组，还有其他二级数据类型吗？"，我认为答案是"不是真的，除非你计算函数".)

与不能返回(或分配)数组密切相关的是，也没有数组类型的值.有数组类型的对象(变量)，但每当您try 获取其中一个的值时，就会立即得到指向数组第一个元素的指针.[脚注:更正式地说，数组类型没有rvalues，尽管数组类型的对象可以被视为lvalue，尽管它是不可分配的对象.]

所以，除了不能赋值给数组之外，你甚至不能生成一个试图赋值的值.如果你说

char a[10], b[10];
a = b;

就好像你写了

a = &b[0];

我们在左边有一个数组，但在右边有一个指针，即使数组是可赋值的，我们也会有大量的类型不匹配.同样(从你的例子中)如果我们试着写

a = f();

在函数f()的定义中的某个地方，我们有

char ret[10];
/* ... fill ... */
return ret;

就好像最后一句话说

return &ret[0];

同样，我们没有要返回的数组值并将其赋给a，只有一个指针.

(在函数调用示例中，我们还遇到了一个非常重要的问题，即ret是一个局部数组，try 用C返回是很危险的.)稍后将详细介绍这一点.

现在，你的部分问题可能是"为什么会这样？"，还有"如果你不能分配数组，为什么要分配包含数组的 struct ？"

下面是我的解释和观点，但这与丹尼斯·里奇在他的100篇论文中所描述的是一致的.

数组的不可分配性来自三个事实:

1. C在语法和语义上都接近机器硬件.C语言中的一个基本操作应该编译成一条或几条机器指令，占用一个或几个处理器周期.

2. 数组一直都很特别，尤其是在它们与指针的关系上；这种特殊的关系是从C的前一种语言B中对数组的处理演变而来的，并受到很大的影响.

3. struct 最初不是用C语言编写的.

由于第2点，不可能赋值数组，而由于第1点，无论如何都不可能赋值，因为单个赋值运算符=不应该扩展到可能需要N个千个周期才能复制N个千个元素的数组的代码.

然后我们到了第三点，这真的导致了一个矛盾.

当C获得 struct 时，它们最初也不是完全一流的，因为您无法分配或返回它们.但你不能这么做的原因很简单，第一个编译器一开始不够聪明，无法生成代码.与数组一样，没有语法或语义障碍.

一直以来，我们的目标都是让建筑达到一流水平，这一点在相对较早的时候就实现了.在《K&；R打算打印.

但是问题仍然存在，如果一个基本操作应该编译成少量的指令和循环，为什么这个参数不允许 struct 赋值呢？答案是，是的，这是一个矛盾.

我相信(虽然这对我来说是更多的猜测)这种 idea 是这样的:"第一类类型是好的，第二类类型是不幸的.我们被困在数组的第二类状态，但我们可以用 struct 做得更好.不需要昂贵的代码规则并不是一个真正的规则，它更多的是一个指导原则.数组通常是大的，但 struct 通常是小的，几十或几百个字节，所以分配它们通常不需要e too很贵."

因此，一致地应用"无需昂贵代码"规则就被搁置了.无论如何，C从来都不是完美的规则或一致的.(就这一点而言，绝大多数成功的语言，无论是人类语言还是人工语言，都不是.)

尽管如此，也许值得一问:"如果Cdid支持分配和返回数组呢？这是怎么回事？"答案必须包括某种方式来关闭表达式中数组的默认行为，即它们倾向于变成指向第一个元素的指针.

早在20世纪90年代的某个时候，IIRC就有一个相当深思熟虑的建议来实现这一点.我认为它包括用[ ]或[[ ]]或类似的格式将数组表达式括起来.今天，我似乎找不到任何提到这个建议的地方(尽管如果有人能提供参考，我会非常感激).无论如何，我相信我们可以通过执行以下三个步骤来扩展C语言，以允许数组赋值:

1. 取消在赋值运算符左侧使用数组的禁令.

2. 取消声明数组值函数的禁令.回到原来的问题，让char f(void)[8] { ... }合法.

3. (这才是关键.)有一种方法可以在表达式中提到一个数组，并以数组类型的一个真正的、可赋值的值(rvalue)结束.为了便于论证，我将假定一个名为arrayval( ... )的新运算符或伪函数.

[旁注:今天我们有一个"key definition"的数组/指针对应关系，即:

对表达式中出现的数组类型的对象的引用(有三个例外)衰减为指向其第一个元素的指针.

当数组是sizeof运算符或&运算符的操作数，或是字符数组的字符串文字初始值设定项时，会出现三种例外情况.根据我在这里讨论的假设修改，将有第四个例外，即当数组是这个新的arrayval运算符的操作数时.]

总之，有了这些修改，我们可以写

char a[8], b[8] = "Hello";
a = arrayval(b);

(显然，如果a和b的大小不同，我们还必须决定怎么做.)

给出了功能原型

char f(void)[8];

我们也可以

a = f();

让我们看看f的假设定义.我们可能会有

char f(void)[8] {
    char ret[8];
    /* ... fill ... */
    return arrayval(ret);
}

请注意(除了假想的新arrayval()运营商)，这正是达里奥·罗德里格斯最初发布的内容.还要注意的是，在一个假设的世界里，数组赋值是合法的，大约有arrayval()个数组，这实际上是可行的！尤其是，它将not遇到返回指向本地数组ret的即将失效的指针的问题.它将返回数组中的copy个字符，因此根本不会有问题——它将与显然合法的

int g(void) {
    int ret;
    /* ... compute ... */
    return ret;
}

最后，回到次要问题"是否还有其他第二类类型？"，我认为这不仅仅是巧合，函数(如数组)在不被用作自身(即，作为函数或数组)时自动获取其地址，并且同样没有函数类型的右值.但这主要是一种无聊的沉思，因为我认为我从来没有听说过在C中被称为"第二类"类型的函数.(也许他们有，但我忘了.)

脚注:由于编译器is愿意分配 struct ，并且通常知道如何为此发出有效的代码，因此，为了将任意字节从a点复制到b点，使用编译器的 struct 复制机制是一种颇受欢迎的技巧.特别是，您可以编写这个看起来有些奇怪的宏:

#define MEMCPY(b, a, n) (*(struct foo { char x[n]; } *)(b) = \
                         *(struct foo *)(a))

它的行为或多或少与memcpy()的优化在线版本完全相同.(事实上，这种技巧至今仍能在现代编译器下编译和工作.)