C語言函數(shù)為什么不能返回?cái)?shù)組？
來源 | 嵌入式時代
在C語言程序開發(fā)中，我們不可以編寫下面這樣的代碼：
char f(void)[8]{char ret;// ...fill...return ret;}int main(int argc, char ** argv){char obj_a[10];obj_a = f();}
上面代碼其實(shí)就是不能在C語言函數(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語言代碼，請看：
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();}
結(jié)構(gòu)體 s 只有一個數(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)體只有一個數(shù)組成員，這是為什么呢？
基本上，C語言中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為兩類，第一類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以被賦值，而第二類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不可以被賦值，數(shù)組屬于第二類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
除了數(shù)組，還有其他第二類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嗎？我想基本上沒有了，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語言沒有嚴(yán)格意義上的“數(shù)組類型”?？赡軓腃語言代碼角度來看，似乎有數(shù)組類型的變量。
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)組第一個元素的指針。例如下面這段C語言代碼：
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型不匹配，例如下面這段C語言代碼：
a = f();
這里假設(shè) f() 是一個返回?cái)?shù)組的函數(shù)，它的核心C語言代碼如下：
char ret[10];/* ... fill ... */return ret;
不過按照前面所說的，其實(shí)上面的返回語句相當(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語言語法的讀者應(yīng)該能夠看出不妥之處。
上面提到，雖然C語言的數(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語言的設(shè)計(jì)初衷，以及相關(guān)的一些發(fā)展歷史了。C語言在語法和語義上與機(jī)器硬件很接近，它的基本操作可以被編譯為一個或者幾個機(jī)器指令，占用若干個處理器周期。
C語言中的數(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語言的前身B語言就開始了，并一直延續(xù)至今，而今天的結(jié)構(gòu)體語法最初并不是包含在C語言中的。
因?yàn)镃語言數(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語言數(shù)組賦值。而且由于“賦值”操作也屬于C語言的基本操作，為了貼合硬件，要求其必須在幾個處理器周期完成，所以單個的“賦值”運(yùn)算符 = 基本上不可能擴(kuò)展到需要幾千乃至幾萬個機(jī)器周期，以對成千上萬個數(shù)組元素賦值。
基于這樣的原理，早期的C語言其實(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了，既然C語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語言中的結(jié)構(gòu)體也是可以包含多個字節(jié)信息的。
正如上面所說，早期的C語言的確不支持結(jié)構(gòu)體賦值，但是在后來的發(fā)展中卻增加了結(jié)構(gòu)體賦值能力。對此只能說是結(jié)構(gòu)體幸運(yùn)，“將C語言基本操作控制在少量機(jī)器周期內(nèi)”只是一個準(zhǔn)則，而不是限制。
要知道，C語言結(jié)構(gòu)體通常很小，只有幾十到幾百字節(jié)，增加結(jié)構(gòu)體賦值能力無疑能夠大大方便程序員編寫代碼。大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)體賦值操作并不會嚴(yán)重“超時”，這其實(shí)是一種平衡。
我之前的文章曾經(jīng)討論過，程序設(shè)計(jì)語言一般都要處理一個天平，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，將編程語言設(shè)計(jì)的十分精簡，那么程序員就會非常痛苦。因此，即使是C語言，在追求高效率的同時，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可厚非的。
C語言不支持?jǐn)?shù)組賦值，更多的原因是C語言本身的特點(diǎn)（貼合硬件）以及一些歷史原因。不過，如果真的希望對數(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，不再贅述了。
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