揭开C/C++中数组形参的迷雾

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揭开C/C++中数组形参的迷雾

作者：乾坤一笑

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楔子
　　去年，周星星大哥曾经在VCKBASE/C++论坛发表过一篇文章“数组引用"以避免"数组降阶”，当时我不能深入理解这种用法的含义；时隔一年，我的知识有几经锤炼，终于对此文章渐有所悟，所以把吾所知作想详细道来，竟也成了一篇文章。希望本文能对新手有所启迪，同时也希望大家发现本文中的疏漏之处后不吝留言指教。
　　故事起源于周星星大哥给出的两个Demo，为了节省地方，我把两个Demo合二为一，也能说明同样的问题：

#include <iostreamusing namespace std;void Foo1(int arr[100]){ cout << "pass by pointer:   " << sizeof(arr) << endl;}void Foo2(int (&arr)[100]){ cout << "pass by reference: " << sizeof(arr) << endl;}void main(){ int a[100]; cout << "In main function : " << sizeof(a) << endl; Foo1(a); Foo2(a); }

其运行结果如下：

In main function : 400pass by pointer: 4pass by reference: 400

　　这段代码说明了，如果数组形参是数组名形式(或者指针形式，下文讨论)时，使用sizeof运算符，将得不到原来数组的长度；如果用传递原数组引用的方法，则没有问题。
　　这段代码的确很难理解，因为这短短的十几行涉及到了形参与实参的关系、数组名和指针的关系、引用的意义、声名和表达式的关系这4大类问题，只要有1条理解不透、或者理解不正确，就理解不透上面的这段代码。本文也就从这4个问题入手，把这4个问题首先解决掉，然后再探讨上面的这段代码。虽然这样看来很是繁复，但是我认为从根上入手来理解、学习，是条似远实近的道路。

一、函数形参和实参的关系

void Foo(int a);Foo(10);

　　这里的a叫做形式参数（parameter），简称形参；这里的10叫做实际参数（argument），简称实参。形参和式参之间是什么关系呢？他们是赋值的关系，也就是说：把实参传递给形参的过程，可以看作是把实参赋值给形参的过程。上面的例子中，实参10传递给形参a，就相当于a=10;这个赋值的过程。（因为数据类型多的很，无法举例子举全面，所以这里就不举例子了；如果觉得不好理解，就在vc中写个sample调试一下各种数据类型的情况，你就能够验证这个结论了。）

二、数组名和指针的关系

　　这个问题是个历史性的问题了，在C语言中，数组名是当作指针来处理的。更确切的说，数组名就是指向数组首元素地址的指针，数组索引就是距数组首元素地址的偏移量。理解这一点很重要，很多数组应用的问题就是有此而起的。这也就是为什么C语言中的数组是从0开始计数，因为这样它的索引就比较好对应到偏移量上。在C语言中，编译过程中遇到有数组名的表达式，都会把数组名替换成指针来处理；编译器甚至无法区分a[4]和4[a]的区别！*2 但是下面这一点需要注意：

int a[100];int *b;

　　这两者并不等价，第一句话声明了数组a，并定义了这个数组，它有100个int型元素，sizeof(a)将得到整个数组所占的内存大小，是400；第二句话只是声明并定义了一个int型的指针，sizeof(b)将得到这个指针所占的内存大小，是4。所以说，虽然数组名在表达式中一般会当作指针来处理，但是数组名和指针还是有差距的，最起码有a==&a[0]但是sizeof(a)!=sizeof(a[0])。
　　并且在ANSI C标准中，也明文规定：在函数参数的声明中，数组名北边一起当作指向该数组第一个元素的指针。所以，下面的几种书写形式是等效的：

void Foo1(int arr[100]){}void Foo2(int arr[]){}void Foo3(int *arr){}C++尽可能的全面兼容C语言，所以这一部分的语法相同。

三、引用的意义

　　“引用“是C++中引进的概念，C语言中没有。它的目的在于，在某些方面取代指针。如果你认为引用和指针并无大不同，肯定会为指针报不平，颇有一种“即生亮何生瑜”的感慨；但是，引用确实有新的特色，也确实在很多地方的表现和指针有所不同，本文就是一例。使用引用，我们要把握这它最最最重要的一点，这也是它和指针最大的区别：引用一经定义，就和被它引用的变量紧紧地结合在一起，再不分开，对引用的任何操作都反映在它引用的变量上；而指针，只是访问它指向变量的另一种方式，两者虽有联系，但是并不像引用那样密不可分。:)

#include <iostreamusing namespace std;void main(){ int a = 10; int & a_ref = a; int b = 20; 　// 定义引用时就要初始化,说明引用跟它指向的元素密不可分　//int & b_ref ; // error C2530: ''b_ref'' : references must be initialized   int & b_ref = b; int * p; int * q; //下面的结果证明了：引用一