C 数组声明语法答案

【问题标题】：C array declaration syntaxC 数组声明语法
【发布时间】：2018-12-24 18:38:11
【问题描述】：

在包含文件中声明一个数组，省略第一个维度大小：

extern float mvp[][4];

然后在翻译单元中的前面声明之后定义数组：

float mvp[4][4];

没问题。直到您尝试在包含第一个声明的文件中获取该数组的大小。然后你会得到：

error: invalid application of 'sizeof' to an incomplete type 'float [][4]'

我知道数组在用作左值时会衰减为指向其第一个元素的指针，函数原型中的数组声明实际上是变相的指针，但情况并非如此。但是第一个声明没有声明一个指针，它声明了一个“不完整的数组类型”，不同于：

extern float (*mvp)[4];

在声明变量时，编译器只引用一个“虚拟”基地址偏移量和链接器将解析的关联类型。

我想知道为什么这种“不完整的数组类型”——它不能像指向数组的指针那样递增，但也不是完全的数组，因为它的大小无法检索——会被允许存在？

为什么不将其隐式转换为指针（只是基地址偏移量）甚至更好，为什么不抛出错误以省略第一维的大小？

引用this

如果数组声明器中的表达式被省略，它声明一个未知大小的数组。除了在函数参数列表中（此类数组被转换为指针）和初始化器可用时，此类类型是不完整类型（请注意，未指定大小的 VLA，以 * 作为大小声明，是完整类型）

实际上，类型是不完整的，等待稍后的声明或暂定定义来完成。

【问题讨论】：

“我知道数组在用作左值时会衰减为指向其第一个元素的指针” - 我不这么认为。您可能的意思是当作为函数参数传递时它们会衰减为指针？
当您使用数组的名称作为左值时，这意味着您想要引用内存存储而不是类型（并且您也不想创建右值）然后数组将衰减为指向其第一个元素的指针.
@MichaelBeer：它们几乎在任何情况下都会衰减为指针（尽管不像问题描述的那样）。您正在考虑一种不同的机制，其中声明为数组类型的函数参数被自动定义为指针类型。
@user2357112 int b; int a[]; a = &b; - a 在这里用作左值，但兼容的编译器不应该允许这样做，恕我直言。
@MichaelBeer：是的，那是无效的。我正在考虑当您执行 pointer = array 或 array[5] 之类的操作时使数组衰减为指针的机制（是的，这涉及衰减），而您正在考虑将 int foo(int arg[5]) 转换为 int foo(int *arg) 的机制.

标签： c arrays pointers declaration

【解决方案1】：

使用extern 不会使事物存在，它只是用来说明某些事物可能存在于不同的翻译单元中。 sizeof() 只能用于完整类型。这与数组指针衰减无关。 extern float (*mvp)[4] 是一个完整的类型，它是一个指向 4 个浮点数的数组的指针。 extern float mvp[][4] 不完整，它是一个二维浮点数组，其中一个维度未指定。这是两个非常不同的东西。在任何一种情况下，mvp 都可以用作数组，只要使用正确的语法，但你只能使用sizeof，如果它实际上可以确定它的大小。

另外float mvp[][4] 是一个数组，只是它的大小是不确定的。它之所以成为数组，是因为它的内存布局像一个数组。

【讨论】：

extern float (*mvp)[4] 是一个指向 4 个浮点数数组的指针。
我已经更新了它，但原因是一样的。 sizeof 仅适用于完整类型。

【解决方案2】：

可以声明extern数组的所有维度：

extern float mvp[4][4];

这只是一个选择，让外部声明不完整，让定义担心维度。确实很有用，因为大小不是其外部接口的一部分！如果最外层的大小从编译变为另一个，则不需要重新编译仅使用该对象的翻译单元。

为此，可能应该有一个结束数组的哨兵值/一个告诉有多少元素的变量，否则它不是很有用。

为什么不将其隐式转换为指针（只是基地址偏移量）甚至更好，为什么不抛出错误以省略第一维的大小？

它不能被转换为指针，因为声明不是一个定义。它只是说明这样的对象确实存在。该对象的定义独立于外部声明而存在。此处声明的实际对象是数组，而不是指针。

只是在数组的情况下，外部声明可以声明最外层维度，也可以省略它。

至于声称

数组在用作左值时衰减为指向其第一个元素的指针

这是完全错误的。数组表达式是一个左值，当它衰减时它不再是一个左值——它保持为左值的唯一情况是作为&的操作数。

【讨论】：

那为什么不将不完整的类型隐式转换成指针呢，基本上就是这样：指向数组内存区域开头的基地址。这种不完整的数组类型很奇怪，因为它的行为类似于数组类型，因为您不能递增它，但也不能检索它的大小。那么为什么不把它转换成一个指针呢？
@Prion：在其他可能的原因中，期望mvp 是指针的编译代码与将mvp 定义为数组的定义不兼容。
我知道。因为类型不同，指向 N 个元素数组的指针是完整类型，而“不完整”数组类型则不是。不完整数组类型只是告诉某个地方存在完整数组类型的一种方式，因此必须由链接器解析。
@Prion 指向对象的指针，即使是大小不确定的数组也是完整类型。这是因为无论指针指向什么，指针的大小总是相同的。对于这种情况，您希望sizeof 做什么。看来您希望它变成指针或其他东西并报告错误的大小。唯一一次sizeof 可以报告数组的大小是在定义该数组的翻译单元中。
@Prior：此外，虽然mvp 最终会成为大多数表达式中的指针，所以mvp[i] 可以工作，&mvp 的类型会有所不同。一个是指向数组的指针，另一个是指向指针的指针。 C 语义会改变。最初，在翻译单元中可能有一个mvp[][4] 的初始声明，随后是一个解决不完整性的mvp[5][4]。如果mvp[][4] 是一个指针，这是不可能的。