从 std::array 获取对原始数组的引用

Question

获取对std::array 的底层原始 (C) 数组的引用的规范方法是什么？

data() 方法只返回一个原始指针，这使得它不适合，例如用于传递给接受对已知大小的原始数组的引用的函数。

另外，data() 返回一个原始指针而不是对底层原始数组的引用是否有充分的理由，或者这只是一个疏忽？

Answer 1

获取 std::array 的底层 raw (C) 的规范方法是什么 数组？

无法获取底层 C 数组。

另外，data() 返回原始指针是否有充分的理由，而不是 对底层原始数组的引用，或者这只是一个疏忽？

它倒退了：std::array 没有充分的理由提供底层 C 数组。正如您已经说过的，C 数组只有在函数获得对 C 数组的引用时才有用（通过原始指针）。

你上一次使用函数是什么时候：

void foo(int (&arr)[5])

我？绝不。除了获取数组的大小（并拒绝指针）之外，我从未见过带有 C 数组引用参数的函数：

template <class T, std::size_t N>
auto safe_array_size(T (&)[N]) { return N; }

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让我们深入了解为什么不使用对数组的参数引用。

对于初学者来说，由于数组到指针的衰减和缺少引用类型，从 C 区域指针和单独的大小参数是传递数组的唯一方法。

在 C++ 中，有 C 数组的替代品，例如 std::vector 和 std::array。但即使你有一个（旧版）C 数组，你也有两种情况：

• 如果将其传递给 C 函数，则没有引用选项，因此您只能使用指针 + 大小
• 当您想将其传递给 C++ 函数时，惯用的 C++ 方法是传递 begin + end 指针。

首先，begin + end 迭代器是通用的，它接受任何类型的容器。但是，当您想避免使用模板时，看到对std::vector 的引用并不少见，那么如果您有一个 C 数组，为什么不引用呢？因为一个很大的缺点：你必须知道数组的大小：

void foo(int (&arr)[5])

这是极其有限的。

要解决这个问题，您需要将其设为模板：

template <std::size N>
void foo(int (&arr)[N])

这超出了避免模板的目的，因此您最好使用 begin + end 模板迭代器。

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在某些情况下（例如，仅对 2 或 3 个具有 相同的语义，所以它们不应该是单独的参数） 需要特定的数组大小，并使函数通用 没有意义。在这些情况下，指定数组的大小 保证安全，因为它只允许传入一个数组 在编译时正确的大小；因此它是有利的，不是 “大缺点”

（C 和）C++ 的优点之一是适用范围广。所以是的，你总会发现一些领域以独特的方式使用或需要某种独特的功能。话虽如此，即使在您的示例中，我仍然会回避数组。当您有固定数量的不应该在语义上分离的值时，我认为大多数时候结构将是数组的正确选择（例如glm::mat4 而不是float[4]）。

但我们不要忘记std::array 是什么：C 数组的现代替代品。我在分析选项时学到的一件事是没有绝对的“优于”。总有一个“依赖”。但不是在这种情况下：std::array 应该毫无疑问地替换接口中的 C 数组。因此，在需要固定大小的容器作为参考参数的极少数情况下，当您已经拥有std::array 时，鼓励使用 C 数组是没有意义的。因此，需要公开std::array 的底层 C 数组的唯一有效情况是一些具有 C 数组引用参数的旧库。但我认为从大局来看，将其添加到界面中是不合理的。新代码应该使用结构（顺便说一句，std::tuple 越来越容易被每个标准使用）或std::array。

Answer 2

AFAIK，没有直接或类型安全的方法可以做到这一点，但是如果您需要传递给函数（带有无法更改为 std::array 的签名），一种解决方法是使用reinterpret_cast，如下所示：

some_function(*reinterpret_cast<int (*)[myarr.size()]>(myarr.data())));

如果你想让它更安全：

#include <array>

void passarray(int (&myarr)[5]){}  

template <typename ValueT, std::size_t size>  
using CArray = ValueT[size];  

template <typename ValueT, std::size_t size>  
CArray<ValueT, size> & c_array_cast(std::array<ValueT, size> & arg)  {
{                                      
    return *reinterpret_cast<CArray<ValueT,size>*>(arg.data());  
}  

int main()
{  
    std::array<int,5> myarr = { {1,2,3,4,5} };  

    passarray(*reinterpret_cast<int (*)[myarr.size()]>(myarr.data()));  
    passarray(c_array_cast(myarr));  

    return 0;  
}  

Answer 3

没有。

我明白为什么它会很有用，尤其是在处理遗留代码时，但从几十年前开始，我们就应该从这样的代码转向迭代器感知算法。而且在使用 C 代码时，无论如何您都必须使用指针。我认为这些是决定不提供此功能的因素。

如果可能，重写您的代码以接受std::array<T, N>&。

Answer 4

您可以将reinterpret_cast.data() 转成原始的，比如：

template <typename T, std::size_t N>
inline static decltype(auto) to_raw_array(const std::array<T, N> & arr_v) {
        return reinterpret_cast<const T(&) [N]>(*arr_v.data());
}

但这是一个丑陋的黑客。正如其他人已经建议的那样，我建议您按原样使用std::array。

用法：

#include <cstdint>
#include <array>

template <typename T, std::size_t N>
inline static decltype(auto) to_raw_array(const std::array<T, N> & arr_v) {
        return reinterpret_cast<const T(&) [N]>(*arr_v.data());
}

void foo(const std::uint8_t(&buf)[5]){
   // ...
}

int main(void){
   std::array<std::uint8_t, 5> arr = {1,2,3,4,5};
   foo(to_raw_array(arr));
}

Answer 5

为什么不通过std::array.begin()？在 SDL2 中工作：

int SDL_RenderDrawLines(SDL_Renderer *renderer, const SDL_Point *points, int count)

我要画的线：

std::array<SDL_Point, 8> a_line;

我是这样通过的：

SDL_RenderDrawLines(r_s_game.p_renderer, a_line.begin(), 8);