传递数组时在C中的函数参数中强制数组大小

Question

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在 C 语言中，我有一个以数组为参数的函数。此参数在此函数中用作输出。输出总是相同的大小。我会：

• 让任何阅读代码的人都清楚所需的大小（不过，它已经在函数 cmets 中了），
• 理想情况下，编译输出警告或错误，这样我就可以防止在编译时而不是运行时出现问题。

一个潜在的解决方案

我在这里找到：https://hamberg.no/erlend/posts/2013-02-18-static-array-indices.html 看起来像是解决方案的东西，但如果我尝试传递比所需大小更小的数组，我无法在编译期间收到警告或错误。

这是我的完整程序 main.c：

void test_array(int arr[static 5]);

int main(void)
{
    int array[3] = {'\0'};

    test_array(array); // A warning/error should occur here at compilation-time
                       // telling me my array does not meet the required size.

    return 0;
}

void test_array(int arr[static 5])
{
    arr[2] = 0x7; // do anything...
}

与此博客相反，我使用 gcc（版本 7.4.0）而不是 clang 和以下命令：

gcc -std=c99 -Wall -o main.out main.c

在我的代码中，我们可以看到 test_array() 函数需要一个 5 元素数组。我正在传递一个 3 个元素。我希望编译器会收到关于此的消息。

问题

在 C 中，如何强制作为数组的函数参数具有给定大小？如果不是，它应该在编译时很明显。

Answer 1

如果你传递一个指向数组的指针而不是指向它的第一个元素的指针，你会得到一个不兼容的指针警告：

void foo(int (*bar)[42])
{}

int main(void)
{
    int a[40];
    foo(&a);  // warning: passing argument 1 of 'foo' from incompatible pointer type [-Werror=incompatible-pointer-types]
    // note: expected 'int (*)[42]' but argument is of type 'int (*)[40]'

    int b[45];
    foo(&b);  // warning: passing argument 1 of 'foo' from incompatible pointer type [-Werror=incompatible-pointer-types]
    // note: expected 'int (*)[42]' but argument is of type 'int (*)[45]'
}

用-Werror编译会出错。

godbolt

Answer 2

要测试传递的数组（不是指针）的大小至少为 5 个元素，可以使用 Static_assert，并且可以通过预处理器宏插入必要的 _Static_assert。

在函数声明后，插入：

#define test_array(arr) \
    do \
    { \
        _Static_assert(sizeof (arr) / sizeof *(arr) >= 5, "Array is too small."); \
       test_array(arr); \
    } while (0)

（do … while (0) 是定义宏以在语法上类似于语句的经典方式，因此它可以跟在; 之后，并按照预期与if 语句等一起流动。）

在函数定义前插入：

#undef test_array

（如果以后还要使用该函数，则必须插入另一个 #define 副本。或者，可以在源文件的早期定义该函数，并在其后跟一个 #define，从而无需进一步的 @ 987654330@ 或 #define 指令。）

一般来说，这样的代码不太可能有用，因为程序经常将指针传递给数组的第一个元素（或数组中间的元素），并且无法测试空间中有多少元素一个指针指向。因此，这仅在我们要求将数组作为参数给出的代码中才有用。并且此代码并未强制执行该要求。