C語(yǔ)言函數(shù)為什么不能返回?cái)?shù)組？

C語(yǔ)言函數(shù)為什么不能返回?cái)?shù)組？

在C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)中，我們不可以編寫(xiě)下面這樣的代碼：

char f（void）［8］ { char ret; // 。。.fill.。。 return ret;}int main（int argc， char ** argv） { char obj_a［10］; obj_a = f（）;}

不可以編寫(xiě)這樣的代碼

這其實(shí)就是不能在C語(yǔ)言函數(shù)中返回?cái)?shù)組。但是如果將數(shù)組定義在結(jié)構(gòu)體里面，就可以將其返回了，例如下面這段C語(yǔ)言代碼，請(qǐng)看：

struct s { char arr［10］; };struct s f（void） { struct s ret; // 。。.fill.。。 return ret;}int main（int argc， char ** argv） { struct s obj_a; obj_a = f（）;}

函數(shù)可以返回結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體 s 只有一個(gè)數(shù)組成員 arr，顯然，函數(shù)可以返回結(jié)構(gòu)體，即使結(jié)構(gòu)體只有一個(gè)數(shù)組成員，這是為什么呢？

C語(yǔ)言沒(méi)有嚴(yán)格意義上的“數(shù)組類(lèi)型”

基本上，C語(yǔ)言中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為兩類(lèi)，第一類(lèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以被賦值，而第二類(lèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不可以被賦值，數(shù)組屬于第二類(lèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

除了數(shù)組，還有其他第二類(lèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嗎？我想基本上沒(méi)有了，除非把函數(shù)算上。與函數(shù)不能返回?cái)?shù)組密切相關(guān)的事實(shí)是，C語(yǔ)言沒(méi)有嚴(yán)格意義上的“數(shù)組類(lèi)型”。可能從C語(yǔ)言代碼角度來(lái)看，似乎有數(shù)組類(lèi)型的變量，但是如果嘗試將該變量像其他變量一樣使用，得到的實(shí)際上是指向數(shù)組第一個(gè)元素的指針。例如下面這段C語(yǔ)言代碼：

char a［10］， b［10］;a = b;

這并不能把數(shù)組 b 的內(nèi)容拷貝給數(shù)組 a，實(shí)際上，上面兩行C語(yǔ)言代碼相當(dāng)于下面這一行：

a = &b［0］;

顯然，左邊是數(shù)組 a，而右邊其實(shí)是一個(gè)指針。即使數(shù)組在某種程度上可以看作能夠被賦值，但我們有很大幾率得到類(lèi)型不匹配，例如下面這段C語(yǔ)言代碼：

a = f（）;

這里假設(shè) f（） 是一個(gè)返回?cái)?shù)組的函數(shù)，它的核心C語(yǔ)言代碼如下：

char ret［10］;/* 。。. fill 。。. */return ret;

不過(guò)按照前面所說(shuō)的，其實(shí)上面的返回語(yǔ)句相當(dāng)于下面這一句：

return &ret［0］;

同樣的，我們?nèi)羰菄L試將數(shù)組賦值給 a，最終實(shí)際得到仍然是將指針賦值給 a，熟悉C語(yǔ)言語(yǔ)法的讀者應(yīng)該能夠看出不妥之處。

為什么把數(shù)組塞入結(jié)構(gòu)體，情況就不同了呢？

文章開(kāi)頭提到，雖然C語(yǔ)言的數(shù)組不可以被賦值，但是將其塞入結(jié)構(gòu)體就可以賦值了。這是什么原因呢？

其實(shí)這涉及到C語(yǔ)言的設(shè)計(jì)初衷，以及相關(guān)的一些發(fā)展歷史了。C語(yǔ)言在語(yǔ)法和語(yǔ)義上與機(jī)器硬件很接近，它的基本操作可以被編譯為一個(gè)或者幾個(gè)機(jī)器指令，占用若干個(gè)處理器周期。

C語(yǔ)言中的數(shù)組是特殊的，它與指針一直都是非常曖昧的。這種曖昧的關(guān)系從C語(yǔ)言的前身B語(yǔ)言就開(kāi)始了，并一直延續(xù)至今，而今天的結(jié)構(gòu)體語(yǔ)法最初并不是包含在C語(yǔ)言中的。

因?yàn)镃語(yǔ)言數(shù)組與指針的曖昧關(guān)系，編譯器也很難區(qū)分它們，所以我們不可能為C語(yǔ)言數(shù)組賦值。而且由于“賦值”操作也屬于C語(yǔ)言的基本操作，為了貼合硬件，要求其必須在幾個(gè)處理器周期完成，所以單個(gè)的“賦值”運(yùn)算符 = 基本上不可能擴(kuò)展到需要幾千乃至幾萬(wàn)個(gè)機(jī)器周期，以對(duì)成千上萬(wàn)個(gè)數(shù)組元素賦值。

基于這樣的原理，早期的C語(yǔ)言其實(shí)連結(jié)構(gòu)體賦值都是不支持的。

到這里，相信不少讀者又有疑問(wèn)了，既然C語(yǔ)言的基本操作需要控制在少量的機(jī)器周期內(nèi)，那為什么結(jié)構(gòu)體賦值卻是支持的呢？畢竟C語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體也是可以包含多個(gè)字節(jié)信息的。

C語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體也是可以包含多個(gè)字節(jié)信息的

正如前文所說(shuō)，早期的C語(yǔ)言的確不支持結(jié)構(gòu)體賦值，但是在后來(lái)的發(fā)展中卻增加了結(jié)構(gòu)體賦值能力。對(duì)此只能說(shuō)是結(jié)構(gòu)體幸運(yùn)，“將C語(yǔ)言基本操作控制在少量機(jī)器周期內(nèi)”只是一個(gè)準(zhǔn)則，而不是限制。

要知道，C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體通常很小，只有幾十到幾百字節(jié)，增加結(jié)構(gòu)體賦值能力無(wú)疑能夠大大方便程序員編寫(xiě)代碼。大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)體賦值操作并不會(huì)嚴(yán)重“超時(shí)”，這其實(shí)是一種平衡。

我之前的文章曾經(jīng)討論過(guò)，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言一般都要處理一個(gè)天平，天平的兩端分別是機(jī)器和程序員，如果追求極致的機(jī)器效率，將編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)的十分精簡(jiǎn)，那么程序員就會(huì)非常痛苦。因此，即使是C語(yǔ)言，在追求高效率的同時(shí)，也要兼顧程序員的感受，所以稍稍違背一些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，增加一些便利操作也是無(wú)可厚非的。

小結(jié)

C語(yǔ)言不支持?jǐn)?shù)組賦值，更多的原因是C語(yǔ)言本身的特點(diǎn)（貼合硬件）以及一些歷史原因。不過(guò)，如果真的希望對(duì)數(shù)組賦值，也是有一些技巧的，例如將數(shù)組塞入結(jié)構(gòu)體。這一點(diǎn)我之前的文章已經(jīng)討論過(guò)，不再贅述了。