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Array declaration

数组是由连续分配的具有特定元素类型的非空对象序列组成的类型。在阵列生命周期内,这些对象的数量(数组大小)永远不会改变。

句法

在数组声明的声明语法中,类型说明符序列指定元素类型(必须是完整的对象类型),声明符的格式如下:

static(optional) qualifiers(optional) expression(optional)

(1)

?

qualifiers(optional) static(optional) expression(optional)

(2)

?

qualifiers(optional) *

(3)

?

1,2)常规数组声明语法

3)未指定大小的 VLA 的声明符(只能出现在函数原型范围内)其中

expression

-

any expression other than comma operator, designates the number of elements in the array

qualifiers

-

any combination of const, restrict, or volatile qualifiers, only allowed in function parameter lists; this qualifies the pointer type to which this array parameter is transformed

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float fa[11], *afp[17]; // fa is an array of 11 floats
                        // afp is an array of 17 pointers to floats

说明

数组类型有多种变体:已知常量大小的数组,可变长度数组和大小未知的数组。

恒定已知大小的数组

如果数组声明符中的表达式是一个整数常量表达式,其值大于零且元素类型是已知常量大小的类型(即元素不是 VLA)(因为 C99),那么声明符声明一个数组恒定的已知尺寸:

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int n[10]; // integer constants are constant expressions
char o[sizeof(double)]; // sizeof is a constant expression
enum { MAX_SZ=100 };
int n[MAX_SZ]; // enum constants are constant expressions

已知大小的常量数组可以使用数组初始化器来提供它们的初始值:

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int a[5] = {1,2,3}; // declares int[5] initalized to 1,2,3,0,0
char str[] = "abc"; // declares char[4] initialized to 'a','b','c','\0'

在函数参数列表中,数组声明符中允许使用其他语法元素:关键字static和qualifiers,它们可能在大小表达式之前以任何顺序出现(即使忽略大小表达式时它们也可能出现)。在每个函数调用一个函数,其中数组类型的参数使用与之间的关键字static时,实际参数的值必须是指向数组的第一个元素的有效指针,其中至少与expression指定的元素数量一样多:void fadd(double astatic 10,const double bstatic 10){for(int i = 0; i <10; i ++){if(ai <0.0)return; ai + = bi; }} //对fadd的调用执行编译时边界检查//并且还允许优化,例如预取10个双精度int main(void){double a10 = {0},b20 = {0}; fadd(a,b); // OK double x5 = {0}; fadd(x,b); //错误:数组参数太小}如果存在限定符,它们限定数组参数类型转换的指针类型:int f(const int a20){//在此函数中,a的类型为const int *(指向const int的指针)} int g(const int aconst 20){//在此函数中,a的类型为const int * const(const指针的常量)}这通常与restrict类型限定符一起使用:void fadd(double (int i = 0; i <10; i ++){//如果(ai <0.0)break,循环可以展开并重新排序; ai + = bi; }}变长数组如果表达式不是一个整型常量表达式,那么声明符是可变大小的数组。每当控制流程通过声明时,表达式被评估(并且它必须总是计算大于零的值),并且分配数组(相应地,当声明超出范围时,VLA的生存期结束)。每个VLA实例的大小在其生命周期内不会更改,但在另一次传递相同的代码时,它可能会以不同的大小进行分配。{int n = 1; label:int an; //重新分配10次,每次都有不同的大小printf(“数组有%zu元素\ n”,sizeof a / sizeof * a); 如果(n ++ <10)转到标签; //离开VLA的范围终止其生命周期}如果大小是*,则声明是针对未指定大小的VLA。这种声明只能出现在函数原型范围内,并声明一个完整类型的数组。事实上,将函数原型范围内的所有VLA声明符视为用*替换表达式。void foo(size_t x,int a *); void foo(size_t x,int ax){printf(“%zu \ n”,sizeof a); //与sizeof(int *)相同}可变长度数组及其派生类型(指向它们的指针等)通常称为“可变修改类型”(VM)。任何可变修改类型的对象只能在块范围或函数原型范围内声明。extern int n; int An; //错误:文件范围VLA extern int(* p2)n; //错误:文件范围VM int B100; // OK:常量已知大小的文件范围数组void fvla(int m,int Cm); // OK:原型范围VLA VLA必须具有自动存储持续时间。指向VLA,而不是VLA本身也可能具有静态存储持续时间。没有VM类型可能有联系。void fvla(int m,int Cm)// OK:块范围/自动持续时间VLA的指针{typedef int VLAm; // OK:块范围VLA int Dm; // OK:块范围/自动持续时间VLA // static int Em; //错误:静态持续时间VLA // extern int Fm; //错误:带连接的VLA int(* s)m; // OK:块范围/自动持续时间VM // extern int(* r)m; //错误:具有链接静态int的虚拟机(* q)m =&B; // OK:块范围/静态持续时间VM}}可变更改的类型不能是结构或联合的成员。结构标记{int zn; //错误:VLA struct member int(* y)n; //错误:VM结构成员}; 带连接int(* s)m的VLA; // OK:块范围/自动持续时间VM // extern int(* r)m; //错误:具有链接静态int的虚拟机(* q)m =&B; // OK:块范围/静态持续时间VM}}可变更改的类型不能是结构或联合的成员。结构标记{int zn; //错误:VLA struct member int(* y)n; //错误:VM结构成员}; 带连接int(* s)m的VLA; // OK:块范围/自动持续时间VM // extern int(* r)m; //错误:具有链接静态int的虚拟机(* q)m =&B; // OK:块范围/静态持续时间VM}}可变更改的类型不能是结构或联合的成员。结构标记{int zn; //错误:VLA struct member int(* y)n; //错误:VM结构成员};

(自C99以来)

如果编译器将宏常量__STDC_NO_VLA__定义为整数常量1,则不支持VLA和VM类型。

(自C11以来)

未知尺寸的阵列

如果数组声明符中的表达式被省略,它将声明一个未知大小的数组。除了函数参数列表(这些数组被转换为指针)以及初始化程序可用时,这种类型是不完整的类型(请注意,未指定大小的 VLA,以大小声明*,是一个完整类型)(自 C99开始) :

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extern int x[]; // the type of x is "array of unknown bound of int"
int a[] = {1,2,3}; // the type of a is "array of 3 int"

在一个结构体定义中,未知大小的数组可能会作为最后一个成员出现(只要至少有一个其他已命名成员),在这种情况下,它就是一个特殊情况,称为灵活数组成员。有关详细信息,请参阅struct:struct s {int n; double d []; }; // sd是一个灵活的数组成员struct s * s1 = malloc(sizeof(struct s)+(sizeof(double)* 8)); //好像d是双d8

(自C99以来)

预选赛

如果使用 const,volatile,restrict(自C99)或_Atomic(自C11)限定符(可通过使用 typedef)声明数组类型,则数组类型不是限定的,但其元素类型为:

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typedef int A[2][3];
const A a = {{4, 5, 6}, {7, 8, 9}}; // array of array of const int
int* pi = a[0]; // Error: a[0] has type const int*

分配

数组类型的对象不是可修改的左值,虽然它们的地址可以被采用,但它们不能出现在赋值运算符的左侧。但是,数组成员的结构是可修改的左值,可以赋值为:

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int a[3] = {1,2,3}, b[3] = {4,5,6};
int (*p)[3] = &a; // okay, address of a can be taken
// a = b;            // error, a is an array
struct { int c[3]; } s1, s2 = {3,4,5};
s1 = s2; // okay: can assign structs holding array members

数组到指针的转换

数组类型的任何左值表达式,当在除。以外的任何上下文中使用时。

  • 作为操作符地址的操作数
  • 作为 sizeof 的操作数
  • 作为用于数组初始化的字符串文字

as the operand of _Alignof

(since C11)

  • 作为_Alignof 的操作数

(since C11)

经历了对指向其第一个元素的隐式转换。结果不是左值。

如果数组被声明为 register,那么尝试这种转换的程序的行为是未定义的。

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int a[3] = {1,2,3};
int* p = a;
printf("%zu\n", sizeof a); // prints size of array
printf("%zu\n", sizeof p); // prints size of a pointer

在函数参数列表中使用数组类型时,它将转换为相应的指针类型:int f(int a[2])int f(int* a)声明相同的函数。由于函数的实际参数类型是指针类型,因此具有数组参数的函数调用将执行数组到指针的转换; 参数数组的大小对被调用的函数不可用,并且必须显式传递:

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void f(int a[], int sz) // actually declares int f(int* a, int sz)
{
    for(int i = 0; i < sz; ++i)
       printf("%d\n", a[i]);
}
int main(void)
{
    int a[10];
    f(a, 10); // converts a to int*, passes the pointer
}

多维数组

当一个数组的元素类型是另一个数组时,据说这个数组是多维的:

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// array of 2 arrays of 3 ints each
int a[2][3] = {{1,2,3},  // can be viewed as a 2x3 matrix
               {4,5,6}}; // with row-major layout

请注意,当应用数组到指针的转换时,多维数组将转换为指向其第一个元素的指针,例如指向第一行的指针:

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int a[2][3]; // 2x3 matrix
int (*p1)[3] = a; // pointer to the first 3-element row
int b[3][3][3]; // 3x3x3 cube
int (*p2)[3][3] = a; // pointer to the first 3x3 plane

Multidimensional arrays may be variably modified in every dimension: int n = 10; int an;

(since C99)

注意

不允许使用零长度数组声明,即使有些编译器将它们作为扩展提供(通常作为灵活数组成员的 C99之前的实现)。

如果 VLA 的大小表达式有副作用,除非它是 sizeof 表达式的结果并不依赖于它的一部分,否则它们将被保证产生:

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int n = 5;
int m = 7;
size_t sz = sizeof(int (*)[n++]); // may or may not increment n

参考

  • C11标准(ISO / IEC 9899:2011):
    • 6.7.6.2数组声明符(p:130-132)
  • C99标准(ISO / IEC 9899:1999):
    • 6.7.5.2数组声明符(p:116-118)
  • C89 / C90标准(ISO / IEC 9899:1990):
    • 3.5.4.2数组声明符

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