C - 使用另一个参数作为其大小指定数组参数时会发生什么答案

【问题标题】：C - What is happening when specifying an array parameter with another parameter as its sizeC - 使用另一个参数作为其大小指定数组参数时会发生什么
【发布时间】：2021-10-30 07:59:54
【问题描述】：

我遇到了这段代码，但我无法弄清楚它是如何/为什么起作用的：

void cistore(int bucketsize, int data[][bucketsize])
{
}

int main()
{
    return 0;
}

这里到底发生了什么？我希望 C 编译器（在本例中为 gcc）仅在 bucketsize 在编译时可确定的情况下才允许这样做。但即使在编译时无法知道 bucketsize，gcc 也不会抱怨。 gcc 是如何处理的？

【问题讨论】：

这不会在任何版本的 gcc AFAIK 上编译
我已将其更改为实际上无需任何#includes 即可编译的版本
它是 C 中的 VLA（可变长度数组）。This answer 展示了将 VLA 传递给 C 中的函数的各种方法。
我明白了，谢谢。您可以将此作为答案重新发布，以便我接受吗？

标签： arrays c gcc matrix multidimensional-array

【解决方案1】：

这里到底发生了什么？

自 C99 以来，C 支持变长数组，其长度在运行时确定。在 C99 中，它是一项强制性功能，但自 C11 起，它已成为一项可选功能。许多现代 C 编译器都支持它，微软的明显例外。

在

void cistore(int bucketsize, int data[][bucketsize])

, data 被声明为指向bucketsize 类型为int 的元素的数组的指针。指向的对象是一个变长数组，至少从函数的角度来看是这样。

我希望 C 编译器（在这种情况下 gcc) 仅在 bucketsize 在编译时可确定时才允许这样做。

惊喜！

但即使在编译时无法知道 bucketsize， gcc 没有抱怨。 gcc 是如何处理的？

如果指向的数组有明确的长度，GCC 将如何处理它？至于“怎么做”，我不认为 GCC 需要做太多的调整。

或者，如果您要询问语义，一旦他们对 VLA 成为一件事感到震惊，他们几乎可以预期它们。指向的对象是一个数组，在任何给定的函数调用中其长度由bucketsize 参数的值指定。这可能因调用而异。

这是您的示例代码的扩展版本，用于演示：

void cistore(int bucketsize, int data[][bucketsize])
{
}

int main()
{
    int d1[5][5];
    int d2[4][6];
    int (*d3)[42] = NULL;

    cistore(5, d1);
    cistore(6, d2);
    cistore(42, d3);

    return 0;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

变量data是一个variable length array，声明为函数参数时不一定需要有一个整数常量大小：

如果表达式不是整数常量表达式，则声明符用于可变大小的数组。

实际上，大小在函数原型范围内被隐式忽略：

如果大小为 *，则声明用于未指定大小的 VLA。这样的声明只能出现在函数原型范围内，并且声明了一个完整类型的数组。事实上，函数原型范围内的所有 VLA 声明符都被视为表达式被替换为 *。

（“表达式”通常在方括号之间并指定大小。）

换句话说，在函数原型中，根本不需要知道大小，仍然认为类型是完整的。只有在函数定义中才需要将大小指定为一些非常量整数表达式。在对函数的调用中，整数表达式可能是 const 或 non-const 我想这（有效地）与在循环中声明和定义 VLA 时类似，即：

每次控制流通过声明时，都会计算表达式（并且它必须始终计算为大于零的值），并分配数组（相应地，VLA 的生命周期当声明超出范围时结束）。

（强调我的。）

...除了现在在函数调用时评估大小。

在您的特定情况下，您基本上有一个可变修改类型：

可变长度数组和从它们派生的类型（指向它们的指针等）通常称为“可变修改类型”（VM）。任何可变修改类型的对象只能在块范围或函数原型范围内声明。

是的，代码确实可以编译。一个例子：

#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>

struct data_el
{
    int n;
};

// Function prototype. Not specifying a size is allowed
void cistore(uint32_t bucketsize, struct data_el data[][*]);

// Function definition.
// Must specify the VLA's size as a non-constant integer expression
void cistore(uint32_t bucketsize, struct data_el data[][bucketsize])
{
    (*data)[1].n = 5;
    printf("%d\n", (*data)[1].n);
}

int main(void)
{
    // Function call. Use any (const or non-const) integer expression.
    uint32_t bucketsize = 2U;
    struct data_el data[bucketsize];
    cistore(bucketsize, &data);
}

有趣的是，Clang 编译它时没有警告，而 GCC 会警告类型冲突：

vlaquestion.c:14:50: warning: argument 2 of type ‘struct data_el[][bucketsize]’ declared as a variable length array [-Wvla-parameter]                                                                        
   14 | void cistore(uint32_t bucketsize, struct data_el data[][bucketsize])                                                                                                                                 
      |                                   ~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~                                                                                                                                  
vlaquestion.c:10:50: note: previously declared as an ordinary array ‘struct data_el[][0]’                                                                                                                    
   10 | void cistore(uint32_t bucketsize, struct data_el data[][*]);                                                                                                                                         
      |                                   ~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~

最后，一些关于有争议的 VLA 的有用读物：Why aren't variable-length arrays part of the C++ standard? 在某些时候，甚至努力使 Linux 内核 VLA 免费。

【讨论】：