C++ 通过引用传递静态数组和动态数组

Question

为了完全理解指针、值和引用是如何工作的，我正在编写一个基本的 C++ 程序，该程序试图篡改一些静态和动态数组，并准确理解它们应该如何传入。

首先我生成一个包含 3 个元素的静态数组。然后我将它传递给一个修改所有元素的函数。然后我将它传递给另一个签名稍有不同的函数，但也可以更改数组的值。

接下来我生成一个动态大小的数组，通过引用将它传递给一个函数，以便可以更改这个动态大小的数组中的所有值。

代码如下：

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

void changeIndexStaticArrayMethod1(int* stat);
void changeIndexStaticArrayMethod2(int (&stat)[3]);
void changeIndexDynamicArrayMethod1(int* dyn, int size);

int main() {
    const int MAX = 3;
    int arr[MAX] = { 1,2,3 };

    changeIndexStaticArrayMethod1(arr);
    cout << arr[0] << endl;
    cout << arr[1] << endl;
    cout << arr[2] << endl;
    cout << endl;
    changeIndexStaticArrayMethod2(arr);
    cout << arr[0] << endl;
    cout << arr[1] << endl;
    cout << arr[2] << endl;

    int SIZE;
    cout << "Please choose a size for the array" << endl;
    cin >> SIZE;

    int *ne = new int[SIZE];
    //Build array
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        ne[i] = i;
    }

    changeIndexDynamicArrayMethod1(ne, SIZE);
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        cout << "ne[" << i << "] = " << ne[i] << endl;
    }


    //To hang program
    cin >> SIZE;

    delete[] arr;
    delete[] ne;
    return 0;
}

void changeIndexStaticArrayMethod1(int* stat) {
    stat[0] = 10;
    stat[1] = 20;
    stat[2] = 30;
}

void changeIndexStaticArrayMethod2(int (&stat)[3]) {
    stat[0] = 40;
    stat[1] = 50;
    stat[2] = 60;
}

void changeIndexDynamicArrayMethod1(int* dyn, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dyn[i] = i * 10;
    }
}

以上所有代码都按我的意愿工作，我只是对为什么有几个问题（我在其他 SO 问题上找到了一些通过引用传递数组的方法）。

• 在changeIndexStaticArrayMethod1() 和changeIndexDynamicArrayMethod1() 函数中，为什么我们可以使用解引用* 操作符作为我们数组的引用？我的下意识反应是，实际上是按值传递数组，因为它是取消引用运算符。我知道使用数组，它与使用变量有很大不同，而且，为什么以下内容不适用于单个 int 变量：

  void changeStaticNumber(int* num){ 数 = 100； }

显然，如果我们使用&num 而不是int* num，上述方法将起作用，显然我并不完全理解指针和数组之间的关系，但我无法弄清楚为什么当我们通过引用传递数组时，@ 987654327@就可以了。

对我遇到的这些问题的任何解释将不胜感激。谢谢。

Answer 1

为什么我们可以对我们的数组使用解引用 * 操作符作为引用？

C 中的* 有很多含义。它可以表示一元间接（“内容”）运算符，可以表示二进制乘法运算符，也可以表示指针声明。 int* stat 是一个指针声明。

由于您没有使用 * 来取消引用该函数内指针的内容，我不太确定您在问什么。

当您在 main() 中获取数组的数组名称时，它“衰减”为指向第一个元素的指针。那么这些函数所做的就是按值获取指针。如果您通过键入 *stat = something; 取消引用指针，您将访问 main 中的实际数组。

如果你做一些奇怪的事情比如改变指针本身，例如stat++;，那么它不会影响main中使用的地址。您通过值传递指针本身，因此指针是本地副本。

我的下意识反应是，实际上是按值传递数组，因为它是取消引用运算符。

如果不使用肮脏的技巧（将它们存储在结构或类中），您无法真正在 C 或 C++ 中按值传递数组。例如，如果你的函数写成void changeIndexStaticArrayMethod1(int stat[3])，它仍然会给你一个指向第一个元素的指针。它不会按值传递数组，因为语法可能会诱使您相信。

为什么以下内容不适用于单个 int 变量：

void changeStaticNumber(int* num){ num = 100; }

因为num 是指针本身，而不是它的内容。为了编写这样的代码，您可以通过引用int& num 传递变量。言下之意，这实际上与传递指针是一回事，只是语法更简单。

要更好地理解指针和数组之间的关系，请从阅读整章开始：http://c-faq.com/aryptr/index.html（在指针方面，C 和 C++ 是相同的）。

Answer 2

让我看看我是否可以尝试一下。

指针只是地址持有者。一旦你做了 int * ptr = myarray; --- 你在实习期间所做的是将我的数组的指针地址存储到 ptr 中 --- 数组名实际上是指向数组中第一个内存位置的指针。您可以使用指针算法来获取其他所有内容，例如 myarray +1 将指向下一个位置或 myarray[1]。

当您需要修改数组时，按值传递不是很有用。通过引用传入本质上是创建一个指向数组的指针并传递它。由于像向量这样的数组是连续的内存块，因此您可以很容易地对它们进行索引。

就您的示例而言 void changeStaticNumber(int* num){ num = 100; } 将不起作用，因为您尝试做的是将 100 存储到指针的地址中。如果您尊重 num 并将其设为 void changeStaticNumber(int* num){ *num = 100;它会起作用，因为您实际上要更进一步并访问 num 指向的数据。当您使用 &num 时，它本质上是相同的 - & 只是为您提供某物的地址。

例如，如果你想指向一个 int 的指针，你会做的是

int num = 5; int *ptr = #

此时ptr在num中具有相同的地址。要打印出 num 中的数据或 ptr 指向的数据，您需要取消引用或更进一步，因为我想告诉自己并取消引用所以 cout << *ptr;

Answer 3

在changeIndexStaticArrayMethod1 和changeIndexDynamicArrayMethod1 中，您都没有传递数组，因此没有通过引用传递（仅当参数类型是引用类型时才会发生 - 即使用&）。该参数的类型为int *（指向int 的指针）。您正在传递一个指向int 按值的指针。两个函数中都没有“取消引用运算符”。

ne 已经是int *，所以传递它并没有什么特别的。 arr 是一个 int [3]，一个数组，而不是一个指针。在 C 中，当T 的数组在需要指向T 的指针的上下文中使用时，它会隐式转换（无需您做任何事情）到指向其第一个元素的指针。因此，当您这样做时，changeIndexStaticArrayMethod1(arr)，编译器会获取指向arr 的第一个元素的指针，并将其传递给函数。

[] 运算符适用于指针。 a[i] 始终保证与 *(a + i) 相同。在changeIndexStaticArrayMethod1 和changeIndexDynamicArrayMethod1 函数中，[] 用于使用指向第一个元素的指针访问后续元素。