c - 返回指向数组的指针的函数

Question

我成功地在 C 中使用可变长度数组，现在我有以下内容:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int (*foo(size_t row, size_t col))[3];

int main(void){
    size_t row, col;


    printf("Give the ROW: ");
    if ( scanf("%zu",&row) != 1){
        printf("Error, scanf ROW\n");
        exit(1);
    }

    printf("Give the COL: ");
    if ( scanf("%zu",&col) != 1){
        printf("Error, scanf COL\n");
        exit(2);
    }

    int (*arr)[col] = foo(row, col);

    for ( size_t i = 0; i < row; i++){
        for( size_t j = 0; j < col; j++){
            printf("%d ",*(*(arr+i)+j));
        }
    }

    free(arr);
}


int (*foo(size_t row, size_t col))[3]{
    int (*arr)[col] = malloc(row * col * sizeof(int));
    int l=0;

    if (arr == NULL){
        printf("Error, malloc\n");
        exit(3);
    }

    for ( size_t i = 0; i < row; i++){
        for( size_t j = 0; j < col; j++){
            *(*(arr+i)+j) = l;
            l++;
        }
    }

    return arr;
}

输出:

Give the ROW: 2
Give the COL: 5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

现在这个:

int (*foo(size_t row, size_t col))[3]{ /* code */ }

意思是，如果我理解正确的话，将 foo 声明为具有两个参数(size_t 行，size_t col)的函数，该函数返回指向 int 数组 3 的指针。

我不能完全理解这种函数，而且当大小仅在运行时已知时，现在使用可变长度数组对我来说更加复杂，但我发现这是一件好事。我只使用 C11 标准。

这里有任何方式 int (*foo(size_t row, size_t col))[3] 我有这个 [3] 我不清楚它是如何工作的以及我该如何制作它可能在运行时(当然只有在可能的情况下)，类似于 int (*foo(size_t row, size_t col))[SIZE]。

我看了一些关于C的书，但是没有关于这种情况的确切解释，谷歌也没有帮助，所以我有两个问题:

1) 这是可能的 int (*foo(size_t row, size_t col))[SIZE] ，其中 SIZE 必须是参数吗？或者我应该用另一种方式声明这个函数吗？

2) 这是我在这里尝试的正确方法，还是有其他选择？

我只是想返回一个指向数组的指针，该数组的大小在运行时而不是编译时已知。 malloc 和 free 的调用只发生一次，这是一个很好的方法，因为每当调用 malloc 时，我们的程序都会干扰内核分配内存并将页面标记为可写。因此此方法对 kernel 的开销较小。 它可以写在一个 malloc 与 VLA 一起工作

编辑:

@ChronoKitsune 说我应该使用/尝试 [](未指定大小的数组)，在这种情况下函数将变成这样:

int (*foo(size_t row, size_t col))[]{ /* code */ }

这是我应该使用的吗？

Answer 1

Any way here int (*foo(size_t row, size_t col))[3] I have this [3] which I'm not clear about how it works

类型声明最容易从内向外阅读。我将从简单开始，并以您的示例为基础。如果你写

int foo[3];

或

int (foo)[3];

您将 foo 声明为 3 个 int 的数组。此处的括号用作优先级导向分组功能，就像在表达式中一样，但它们是不必要的，因为在两种情况下类型的解释方式相同。

如果你写

int (*foo)[3];

您将 foo 声明为指向 3 个 int 数组的指针。等价地，您可以将其理解为 foo 指向的东西是 3 个 int 的数组，其中隐含的是 foo 是一个指针。在这种情况下，括号是必要的；如果没有它们，您会将 foo 声明为 3 个 int * 的数组。

如果你写

int (*foo(size_t row, size_t col))[3];

你声明 foo 是一个接受两个 size_t 类型参数的函数，其返回值指向一个包含 3 个 int 的数组.

and how can I make it possible on run time (of course only if is possible), something like int (*foo(size_t row, size_t col))[SIZE].

如果 SIZE 不是编译时常量，那么您不能这样做。 C2011认为

If an identifier is declared as having a variably modified type, it shall [...] have no linkage, and have either block scope or function prototype scope. [...]

(6.7.6.2/2)

换句话说，因为所有函数都有文件范围和内部或外部链接，函数返回类型不能是 VLA、指向 VLA 的指针或任何此类类型(这些是“可变修改”类型)。

通常，在这种情况下，返回指向数组第一个元素的指针而不是指向整个数组的指针。两种方式指向的地址都相同，但类型不同:

int *foo(size_t row, size_t col);

返回类型不携带有关指向数组长度的信息，但如果 C 允许函数返回可变修改的类型，那么无论如何它都将依赖于一种机制，通过该机制代码可以知道任何数组中的变量维度特定的上下文。换句话说，如果您不知道独立于函数返回类型的预期数组长度，那么无论如何您都无法使用可变修改的返回类型。

如果您确实需要该函数返回一个指向运行时确定的元素数量的指针以及元素的数量，那么您可以返回一个包含两者的结构，或者您可以返回一个或通过指针参数的两个值。

更新:

正如@ChronoKitsune 建议的那样，也可以声明您的函数以返回指向未指定大小的数组的指针。语法是

int (*bar(size_t row, size_t col))[];

，但您会发现返回类型几乎在所有方面都更难使用。例如，声明可以保存返回值的变量就比较棘手和丑陋:

int (*array_ptr)[] = bar(x, y);

并访问指向数组的元素:

int z = (*array_ptr)[1];

对比

int *ptr = foo(x, y);
int w = ptr[2];