防止分配给数组的理由是什么？

Question

我尝试用谷歌搜索并阅读：

• Why can't arrays of same type and size be assigned?
• Assigning arrays
• Assign to array in struct in c

但他们都说很明显：你不能分配给数组，因为标准是这样说的。这很好，但我想知道为什么该标准不包括对分配给数组的支持。标准委员会详细讨论了事情，如果他们从未讨论过使数组可分配，我会感到惊讶。假设他们已经讨论过了，他们一定有一些理由不让数组被分配给。

我的意思是，我们可以将一个数组放入一个结构中并分配给该结构就好了：

struct wrapper
{
    int array[2];
};

struct wrapper a = {{1, 2}};
struct wrapper b = {{3, 4}};
a = b; // legal

但是直接使用数组是被禁止的，即使它有效地完成了同样的事情：

int a[2] = {1, 2};
int b[2] = {3, 4};
a = b; // Not legal

标准委员会禁止分配给数组的理由是什么？

Answer 1

在 C 中，赋值将一个固定大小的对象的内容复制到另一个固定大小的对象。对于标量类型（整数、浮点、指针、自 C99 以来的复杂类型），这是定义明确且相当简单的实现。结构的分配几乎一样简单；较大的可能需要调用 memcpy() 或等效函数，但它仍然很简单，因为在编译时就知道大小和对齐方式。

数组是另一回事。大多数数组对象的大小直到运行时才确定。一个很好的例子是argv。运行时环境为每个命令行参数构造一个char 数组，以及一个包含指向参数的指针的char* 数组。这些可通过argv、char** 和argv 的元素指向的动态分配的char[] 数组提供给main。

C 数组本身就是对象，但它们通常不作为对象访问。相反，它们的元素是通过指针访问的，并且代码使用指针算法从一个元素遍历到下一个元素。

语言可以设计为将数组视为一流的对象，并带有赋值——但这很复杂。作为语言设计者，你必须决定一个 10 个整数的数组和一个 20 个整数的数组是否属于同一类型。如果是，您必须决定当您尝试将一个分配给另一个时会发生什么。它会复制较小的尺寸吗？它会导致运行时异常吗？是否必须添加 slice 操作才能对数组的子集进行操作？

如果int[10] 和int[20] 是没有隐式转换的不同类型，则数组操作是不灵活的（例如，请参见Pascal）。

所有这些都可以定义（参见 Ada），但只能通过定义比 C 中的典型构造更高级别的构造。相反，C 的设计者（主要是 Dennis Ritchie）选择为数组提供低级操作。诚然，它有时很不方便，但它是一个框架，可用于实现任何其他语言的所有高级数组操作。

Answer 2

原因基本上是历史性的。甚至在 ISO C89 之前就有一个 C，在 Kernighan 和 Ritchie 之后被称为 "K&R" C。该语言被设计得足够小，因此编译器可以容纳 64kb（按照今天的标准）严重受限的内存。

这种语言不允许分配数组。如果您想复制相同大小的数组，memcpy 可以满足您的需求。写memcpy(a, b, sizeof a) 而不是a = b 当然不是什么大问题。它还有一个额外的优点是可以推广到不同大小的数组和数组切片。

有趣的是，您提到的 struct 分配解决方法在 K&R C 中也不起作用。您必须一个接一个地分配成员，或者再次使用 memcpy。 K&R 的C 编程语言的第一版提到struct 赋值是该语言未来实现的一个特性。这最终发生在 C89 上。

Answer 3

答案很简单：在委员会参与之前从未被允许（即使struct-assignment 被认为太重了），并且考虑到数组衰减，允许它会有各种有趣 em> 后果。

让我们看看会发生什么变化：

int a[3], b[3], *c = b, *d = b;
a = b; // Currently error, would assign elements
a = c; // Currently error, might assign array of 3?
c = a; // Currently pointer assignment with array decay
c = d; // Currently pointer assignemnt

因此，允许数组赋值将使（最多）两个当前不允许的赋值有效。

但这不是问题，而是几乎相同的表达式会产生截然不同的结果。

如果您认为函数参数中的数组表示法目前只是指针的不同表示法，那将变得特别有趣。
如果引入了数组赋值，那将变得更加混乱。
并不是说有足够多的人没有像今天这样对事物完全感到困惑......

int g(int* x);  // Function receiving pointer to int and returning int
int f(int x[3]);// Currently the same. What afterwards? Change to value-copy?

Answer 4

理解意图不是使数组表达式不可赋值；这不是目标¹。相反，这种行为不属于 Ritchie 在编译器中简化数组处理的设计决策，但作为交换使数组表达式成为“二等”对象；在大多数情况下，它们会失去“数组性”。

阅读this paper（尤其是标题为“胚胎C”的部分）了解一些背景；我也有更详细的答案here。

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1。除了 Perl 或 PHP² 可能的例外，大多数明目张胆的语言 WTF 通常是设计的意外或妥协的结果；大多数语言并非故意设计成愚蠢的。

2.我只是拖钓一点点； Perl 和 PHP 是一团糟。

Answer 5

C 的编写方式是在计算数组表达式时计算第一个元素的地址。

引用this answer的摘录：

这就是为什么你不能做类似的事情

int a[N], b[N];
a = b;

因为a 和b 在该上下文中都计算为指针值；相当于写3 = 4。内存中实际上没有存储数组中第一个元素的地址；编译器只是在翻译阶段计算它。

Answer 6

也许将问题转过来会有所帮助，并询问您为什么要分配数组（或结构）而不是使用指针？这更清晰且更易于理解（至少如果您已经吸收了 C 的禅宗），并且它的好处是不会隐藏大量工作隐藏在数兆字节数组的“简单”分配下的事实。