C ++编译器如何知道数组的长度[重复]

Question

比如在main函数中，我可以写int arr[42]，我可以用range for loop而不指明它的长度for (auto i : arr)。它运作良好。编译器会知道它的长度。

如果我将此数组传递给另一个函数，例如void foo(int arr[])，我不能使用 range for 循环，因为编译器不知道它的长度。

毕竟，如果我有这个模板template<class T, size_t N> void arr_init(T (&foo)[N])，我可以通过arr_init(x) 调用它。显然，编译器调用arr_init(int (&)[42])。

我猜编译器通过声明int[42] 知道数组的长度。我对吗？当我使用 range for 循环和学习模板时，我遇到了这个问题。我以前用C的时候没有遇到过这样的问题。

Answer 1

数组类型T[N] 与数组类型T[M] 不同，类型为T 和两个不同的大小N 和M。所以，数组的长度是内置在类型中的。

OTOH，数组自动decayed 指向函数调用参数列表中的指针。也就是说，这三个函数签名没有区别：

int func(int []);
int func(int[5]);
int func(int[10]);
int func(int*);

以上所有签名都只是简单地采用int*。如果要保留数组类型，则需要创建一个将数组引用作为参数的函数。这正是您在示例template<class T, size_t N> void arr_init(T (&foo)[N]) 中实现的。在arr_init 内部，foo 的行为类似于数组，因为它是对数组类型的引用。

对于T[N] 类型的数组arr，range-based for 分别使用表达式arr 和arr+N 作为起点和终点。

对于类类型，成员函数begin 和end（如果存在）用于确定端点，否则使用非成员重载begin 和end。

(begin和end，与std::begin和std::end相反，因为begin和end在标准库中的通用用法是这样的：

using std::begin;
begin(...);
using std::end;
end(...);

这允许 ADL 找到用户定义的 begin 和 end 重载。）

Answer 2

是的，你是对的。这是因为编译器知道在同一个翻译单元中定义的对象的大小。

事实上，你不需要使用 range for 循环来查看类似的行为；你可以使用普通的sizeof。

foo.c:

#include <stdio.h>

extern int a[];

int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(a));
}

bar.c:

int a[50];

现在开始测试：

gcc foo.c bar.c
> foo.c: In function 'main':
> foo.c:7:23: error: invalid application of 'sizeof' to incomplete type 'int[]' 

Answer 3

每当您通过引用传递数组时，您都可以推断出它的大小（请记住，数组不是指针）。所以基于范围的for使用的函数std::begin()和std::end()对于数组可能像这样重载

namespace std
{
    template<typename T, std::size_t N>
    T* std::begin(T (&arr)[N])
    {
        return arr;
    }

    template<typename T, std::size_t N>
    T* std::end(T (&arr)[N])
    {
        return arr + N;
    }
}

数组只有在按值传递时才会衰减为指针，例如

void f(int arr[256]){...}

这是语法糖

void f(int* arr){...}

PS：看起来基于范围的for 不使用std::begin 和std::end，因为编译器在编译时知道数组的大小（如@T.C. 所述）。所以上面的代码只是为了演示目的；）

有关基于范围的for 的更多详细信息，请参阅标准的6.5.4：

在每种情况下，基于范围的 for 语句都等价于

    {
       auto && __range = range-init;
       for ( auto __begin = begin-expr,
                  __end = end-expr;
             __begin != __end;
              ++__begin ) { 
           for-range-declaration = *__begin; 
           statement
       } 
    }

6.4.3/1 如果 _RangeT 是数组类型，begin-expr 和 end-expr 是 __range em> 和 __range + __bound，其中 __bound 是数组边界。如果 _RangeT 是一个未知大小的数组或一个不完整类型的数组，则程序是非良构的；